СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ПРОРЫВООПАСНОГО ПРИЛЕДНИКОВОГО ОЗЕРА Российский патент 2012 года по МПК E02B3/00 

Предлагаемое изобретение относится к области гидрологии горных территорий и предупреждения опасных стихийных явлений и может быть использовано для предотвращения возникновения селя гляциального генезиса.

Известен способ предотвращения селя гляциального и смешанного генезисов, включающий устройство траншейного водосброса (канала) через оградительный вал (озерную перемычку) прорывоопасного приледникового озера [1, с.7, табл.; с.9, п.3.32].

Недостатком известного способа предотвращения селя гляциального генезиса является невысокая надежность безопасного сброса воды прорывоопасного озера вследствие большой вероятности возникновения катастрофических селей и паводков по руслу селеносной реки, обусловленная тем, что при сбросе воды через траншейный водосброс в виде канала в моренной перемычке с заглубленным дном ниже уровня воды в озере происходит эрозионный размыв несвязного моренного грунта. При больших объемах воды в прорывоопасном озере и возрастающих скоростях потока в отводящем канале в первую очередь смываются мелкозернистые частицы с последующим смывом более крупных частиц и камней. В дальнейшем процесс размыва приобретает усиливающийся и неконтролируемый характер с линейно-эрозионным углублением дна отводящего канала. Последнее резко увеличивает расходы и скорости сбрасываемого потока воды, который приобретает обвальный характер развивающегося прорыва моренной перемычки в результате прогрессирующего размыва дна (в глубину) и откосов (в ширину) траншейного водосброса (канала) в оградительном вале из-за увеличивающихся значений глубины и расхода переливающегося потока воды с залповым сбросом основной водной массы озера и возникновением селя.

Известен способ предотвращения селя гляциального генезиса, включающий устройство сифонного водосброса через оградительную перемычку озера [1, с.9, п.3.32].

Недостатком известного способа является невысокая надежность его работы по следующими причинам:

- сифонный водосброс в условиях высокогорья может сбросить уровень воды в моренном озере максимально на глубину до 7-8 м, и то, при условии небольшого превышения (до 1,0-1,5 м) верха моренной перемычки над уровнем воды в озере. В связи с тем что глубина воды в приледниковых озерах может достигать нескольких десятков метров (до 30 м и более, как, например, прорывоопасное приледниковое озеро Башкара глубиной 35 м), работа сифонного водосброса не обеспечивает полного сброса воды озера для последующей его ликвидации, а оставшаяся (большая) часть водной массы озера представляет серьезную угрозу для возникновения селя;

- в результате таяния ледников и выпадения атмосферных осадков уровень воды в озере повторно поднимается до критических отметок с угрозой прорыва моренной перемычки, обуславливая необходимость принятия повторных мер по сбросу воды озера, что не обеспечивает полной ликвидации прорывоопасного приледникового озера;

- во многих случаях в связи с тем, что превышение гребня моренной перемычки над уровнем воды в озере в местах для безопасного сброса воды намного превышает вакууметрическую высоту всасывания сифонного водосброса, например, высота соответствующего оградительного вала на оз. Башкара составляет (40-50 м), использование сифонного водосброса, проложенного поверх гребня моренной перемычки, невозможно из-за гидравлического разрыва сплошности водного потока в сифонной трубе.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является способ ликвидации прорывоопасного приледникового озера, включающий разработку отводящего канала в моренной перемычке [2, с.26].

Недостатком известного способа является невысокая надежность безопасного сброса воды прорывоопасного озера при его ликвидации вследствие большой вероятности возникновения селя, обусловленной тем, что при сбросе воды через отводящий канал в моренной перемычке происходит эрозионный размыв несвязного моренного грунта. При больших объемах сбрасываемой воды из прорывоопасного озера и возрастающих скоростях потока в отводящем канале в первую очередь смываются мелкозернистые частицы грунта с последующим смывом более крупных частиц, камней и валунов. В дальнейшем процесс размыва приобретает усиливающийся и неконтролируемый характер с линейно-эрозионным углублением дна отводящего канала. При этом резко увеличиваются расходы и скорости сбрасываемого потока воды, и процесс размыва грунта приобретает обвальный характер с последующим прорывом моренной перемычки и возникновением селя.

При сбросе воды по каналу в моренной перемычке с заглубленным под уровнем воды озера дном при значительных глубинах и объемах воды в прорывоопасном озере сохраняется реальная угроза прорыва оградительной моренной перемычки по следующим причинам:

- в результате механической суффозии грунта тела оградительного вала, насыщения его водой и гидродинамического воздействия на него фильтрационного потока;

- в результате более интенсивного разрушения и обвала языка (концевого участка) ледника, контактирующего с более высоким уровнем воды озера, с выплеском части объема воды из озера поверх оградительного вала с размывом последней;

- в результате прогрессирующего размыва дна (в глубину) и откосов (в ширину) траншейного водосброса (канала) в оградительной моренной перемычке из-за увеличивающихся значений глубины расхода переливающегося потока воды.

Техническим результатом от использования заявленного изобретения является повышение надежности безопасного сброса воды при ликвидации прорывоопасного приледникового озера.

Технический результат достигается тем, что в способе ликвидации прорывоопасного приледникового озера, включающем разработку отводящего канала в моренной перемычке, отводящий канал заглубляют до уровня воды в озере, с последующим сбрасыванием воды по сифонной трубе, уложенной на уровне дна канала с входным и выходным оголовками, расположенными соответственно на верховом откосе под уровнем воды озера и на низовом откосе моренной перемычки ниже уровня входного оголовка, затем, при снижении уровня воды в озере на величину заглубления входного оголовка трубы, отводящий канал вновь заглубляют до нового пониженного уровня воды озера с последующей переустановкой сифонной трубы на новый уровень дна канала для очередного цикла сброса воды из озера, при этом указанные циклы повторяются до тех пор, пока дно отводящего канала не достигнет дна прорывоопасного приледникового озера с ликвидацией последнего, причем периодические заглубления отводящего канала производят чередующимся образом - попеременно по обоим берегам отводящего канала.

Известен опускной способ возведения подземных сооружений, в котором периодическое поярусное откапывание грунта внутри опускного бетонного колодца производят поочередно с водоотливом, что позволяет понижать днище опускного колодца [3, с.292-296].

В предлагаемом же способе ликвидации прорывоопасного приледникового озера отводящий канал заглубляют до уровня воды в озере, которую сбрасывают по сифонной трубе, уложенной на уровне дна канала с входным и выходным оголовками, расположенными соответственно на верховом откосе под уровнем воды озера и на низовом откосе моренной перемычки ниже уровня входного оголовка, затем, при снижении уровня воды в озере на величину заглубления входного оголовка трубы, отводящий канал снова заглубляют до нового пониженного уровня воды озера с последующей переустановкой сифонной трубы на новый уровень дна отводящего канала для очередного цикла сброса воды из озера, при этом указанные циклы повторяются до тех пор, пока дно отводящего канала не достигнет дна прорывоопасного приледникового озера с ликвидацией последнего, причем периодические заглубления отводящего канала производят чередующимся образом -попеременно по обоим берегам отводящего канала.

Сущность изобретения поясняется рисунком, где схематически представлена система, реализующая предлагаемый способ.

На рис.а показано поперечное сечение моренной перемычки 1 прорывоопасного приледникового озера 2, в котором на уровне дна отводящего канала 3 заглубленного до уровня воды ∇1 озера 2 уложена сифонная труба 4 с входным 5 и выходным 6 оголовками, расположенными соответственно на верховом откосе под уровнем воды озера 2 и на низовом откосе моренной перемычки 1 ниже уровня входного оголовка 5. Здесь же показано также поярусное заглубление 7 дна отводящего канала 3 и сифонной трубы 4, соответственно, до пониженных уровней воды 8 озера 2.

На рис.б показана моренная перемычка 1 с поперечным сечением отводящего канала 3 и сифонной трубы 4 при поярусном заглублении 7 дна отводящего канала 3 чередующим образом - попеременно по обоим берегам отводящего канала 3.

Способ реализуется следующим образом. По данным аэрофото- и космических снимков, гидрологических обследований, натурных наблюдений и т.д. предварительно фиксируют прорывоопасное приледниковое озеро. Затем экспедиционными исследованиями определяют основные параметры озера (максимальную глубину и объем воды, площадь озера, типы оградительных валов озерной перемычки, характер питания и т.д.), что дает возможность оценить степень опасности возникновения катастрофического селя гляциального генезиса при прорыве озера.

По результатам проведенной оценки принимают решение о ликвидации прорывоопасного приледникового озера 2 по способу, включающему разработку отводящего канала 3 в моренной перемычке 1 с заглублением до уровня воды в озере 2, после чего вода озера сбрасывается по сифонной трубе 4, уложенной на уровне 7 дна отводящего канала 3 с входным и выходным оголовками, расположенными соответственно на верховом откосе под уровнем воды озера 2 и на низовом откосе моренной перемычки 1 ниже уровня входного оголовка, затем, при снижении уровня воды в озере 2 на величину заглубления входного оголовка трубы, отводящий канал 3 снова заглубляется до нового пониженного уровня воды из озера 2 с последующей переустановкой сифонной трубы 4 на новый уровень дна канала для очередного цикла сброса воды озера 2, при этом указанные циклы повторяются до тех пор, пока дно отводящего канала 3 не достигнет дна прорывоопасного приледникового озера 2 с ликвидацией последнего, причем периодические заглубления отводящего канала 3 производятся чередующим образом - попеременно по обоим берегам отводящего канала.

Разработка дна отводящего канала 3 только до уровня воды в озере 2 не дает возможности для развития неконтролируемого сброса воды озера 2 через отводящий канал 3 с эрозионным размывом грунта моренной перемычки 1 с непредсказуемыми последствиями, в то же время она позволяет расположить сифонную трубу 4 для сброса воды из озера 2 на уровне дна отводящего канала 3 с входным и выходным оголовками, расположенными соответственно на верховом откосе под уровнем воды озера 2 и на низовом откосе моренной перемычки 1 ниже уровня входного оголовка 5. При снижении же уровня воды в озере 2 на величину заглубления входного оголовка трубы 5 отводящий канал 3 снова заглубляется до нового пониженного уровня воды озера 2, после чего сифонная труба 4 переставляется на более низкий уровень дна отводящего канала 3 с последующим очередным циклом сброса воды из озера 2. Указанные циклы повторяются до тех пор, пока дно отводящего канала 3 не достигнет дна прорывоопасного приледникового озера 2 с ликвидацией последнего. Периодические заглубления отводящего канала 3 производятся чередующим образом - попеременно по обоим берегам отводящего канала 3, что позволяет повысить эффективность строительных работ по очередному заглублению канала за счет одновременного сброса воды озера 2 по сифонной трубе 4 и сокращения времени ликвидации прорывоопасного приледникового озера.

Предлагаемый способ ликвидации прорывоопасного приледникового озера может быть в полном объеме использован при ликвидации прорывоопасного приледникового озера на языке ледника Башкара ущелья Адыл-су Кабардино-Балкарии.

Источники информации

1. СНиП 2.01.15-90. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования. М., 1997. 32 с.

2. Перов В.Ф. Селевые явления. Терминологический словарь. М.: МГУ, 1996, 46 с. - Прототип.

3. Иванов Е.С. Организация и производство гидротехнических работ. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агпроиздат, 1985. 400 с.

Изобретение относится к области гидрологии горных территорий и предназначено для предупреждения опасных стихийных явлений, а именно к способам безопасного сброса воды приледникового озера. Способ включает разработку отводящего канала в моренной перемычке. Отводящий канал заглубляют до уровня воды в озере. После чего воду озера сбрасывают по сифонной трубе, уложенной на уровне дна канала. Входной и выходной оголовки трубы располагают, соответственно, на верховом откосе под уровнем воды озера и на низовом откосе моренной перемычки ниже уровня входного оголовка. При снижении уровня воды озера отводящий канал снова заглубляют с последующей переустановкой сифонной трубы. Циклы повторяют до тех пор, пока дно отводящего канала не достигнет дна прорывоопасного приледникового озера с ликвидацией последнего, причем периодические заглубления отводящего канала производят чередующимся образом - попеременно по обоим берегам отводящего канала. 1 ил.

Способ ликвидации прорывоопасного приледникового озера, включающий разработку отводящего канала в моренной перемычке, отличающийся тем, что отводящий канал заглубляют до уровня воды в озере, с последующим сбрасыванием воды по сифонной трубе, уложенной на уровне дна канала с входным и выходным оголовками, расположенными соответственно на верховом откосе под уровнем воды озера и на низовом откосе моренной перемычки ниже уровня входного оголовка, затем при снижении уровня воды в озере на величину заглубления входного оголовка трубы отводящий канал снова заглубляют до нового пониженного уровня воды озера с последующей переустановкой сифонной трубы на новый уровень дна канала для очередного цикла сброса воды из озера, при этом указанные циклы повторяют до тех пор, пока дно отводящего канала не достигнет дна прорывоопасного приледникового озера с ликвидацией последнего, причем периодические заглубления отводящего канала производят чередующимся образом - попеременно по обоим берегам отводящего канала.