СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ СЕЛЕВЫХ ПОТОКОВ Российский патент 2015 года по МПК E01F7/04 

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для борьбы с селевыми паводками, возникающими при интенсивных осадках в летнее время, таянии снегов в горах и т.д.

Известен способ борьбы с селевыми потоками, основанный на строительстве жесткого объемно-каркасного элемента, выполненного виде металлической решетчатой конструкции, уложенной в селевое русло (RU №2388867, E02B 8/06 C2, 15.04.2008 г.).

Недостатком данного способа является то, что задерживаются только крупные фракции селевого потока, тогда как вода со взвешенными мелкими частицами грунта свободно проходит сквозь преграду, перемещаемое селем сооружение само загрязняет окружающую среду, а при задержке им ветвей и деревьев само может являться элементом, представляющим большую опасность.

Известен также способ борьбы с селевыми потоками, в том числе и гляциального типа, включающий строительство плотины перед защищаемым объектом, образующей перед собой селехранилище с большой вместимостью (SU №586228, E02B 3/02, 1961 г.).

Недостатком способа является необходимость проведения дополнительных работ, связанных с наращиванием плотины и очисткой селехранилища в последующие годы эксплуатации плотины.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ борьбы с селевыми потоками гляциального типа (SU №935554, E01F 7/04, E02B 3/02, 1982 г.).

Способ включает возведение плотины с водовыпуском, аккумулирующей в созданном ею водохранилище весеннее-летние паводки и их сброс через плотину с расходом, меньшим селеобразующего.

Недостатками способа являются:

а) высокая стоимость плотины, которая должна быть капитальным сооружением и обслуживаться многочисленным персоналом, чтобы создавать бассейн, где полностью собираются прорывные водные паводки, причем ее водовыпуск должен обеспечивать автоматическую постепенную сработку объема воды из бассейна, обеспечивая расход, меньший селеобразующего расхода;

б) прорывные водные паводки при селях несут огромные количества грунта, который в скором времени заполнит весь бассейн и водовыпуск, их надо периодически очищать от грунта, т.к. в противном случае система защиты от селя перестанет функционировать.

Задача изобретения сводится к уменьшению материальных затрат при создании противоселевой защиты, снижению эксплуатационных расходов и рациональному использованию воды от весенних паводков в течение всего лета для орошения пахотных земель и пастбищ.

Технический результат достигается тем, что в способе защиты от селевых потоков, включающем возведение плотины с водовыпуском, аккумулирующей в созданном ею водохранилище весеннее-летние паводки на реке, грязекаменый оползень, создавший естественную преграду на реке, гидроизолируют по поверхности, в сам оползень заделывают водопропускную трубу, имеющую открытые, выходящие наружу и опущенные вниз водозаборное и водосбросное колена, а ниже оползня строят дамбу, образующую вместе с плотиной два бассейна, расположенные по обеим сторонам оползня, причем сброс воды через плотину производят при отрицательных температурах воздуха и циклически, заполняя при этом каждый раз бассейн между оползнем и плотиной, затем выдерживают паузу, в течение которой происходит перетекание воды через водопропускную трубу во второй бассейн и полное ее замерзание в нем.

На чертеже показана схема организации защиты от селевого паводка с помощью создания искусственного ледника на русле горной реки.

Практика показывает, что подавляющее большинство селей в горах происходит в весенне-летний период, при интенсивном таянии снегов и выпадении сильных дождевых осадков. В зимнее время сели практически не наблюдаются.

Когда русло горной реки 1 внезапно перегораживает мощный грязекаменный оползень 2, то для ее течения возникает преграда значительной высоты и объема, которая может создать выше по течению оползня водный бассейн с вместимостью в несколько миллионов кубических метров воды.

При размыве грязекаменного оползня 2 может возникнуть мощный сброс воды и грунта (селевой паводок).

Предлагаемый способ защиты от селевых потоков основан на искусственном создании на реке 1 ледника, который «вмораживает в себя» оползень 2.

Для создания ледника выполняются следующие операции:

- поверхность оползня 2 покрывается слоем гидроизоляции 3, например пленкой из полиэтилена, поликарбоната или прорезиненной тканью;

- на расстоянии l₁ от оползня 2, выше по течению реки 1, возводят легкую низконапорную плотину 4, с устройством водопропуска например шлюзовыми воротами;

- в тело оползня 2 заглубляют водопропускную трубу 5, имеющую на концах опускающиеся вниз два колена: водозаборное 6, снабженное съемной насадкой 7, и водосбросное 8. Вход в трубу 5 через колено 6 должен находиться выше выхода из нее через водосбросное колено 8;

- на расстоянии l₂ от оползня 2, ниже по течению реки 1, возводят заградительную дамбу 9.

Плотина 4, оползень 2 и дамба 9 образуют бассейн 10 длиной l₁ и бассейн 11 длиной l₂, расположенные с двух сторон оползня 2.

Уклон русла реки 1 делает глубину бассейна 10 наименьшей у плотины 4 и наибольшей у оползня 2, где и находится водозаборное колено 6 водопропускной трубы 5.

При открытии устройства водосброса плотины 4 вода заполняет бассейн 10 до тех пор, пока водозаборное колено 6 трубы 5 не окажется полностью под водой. Вода будет самопроизвольно перетекать в бассейн 11, медленно заполняя его и замерзая в нем. Перетекание осуществляется из-за перепада давления между коленами 6 и 8 трубы 5, какое обеспечивается в каждом сифоне. Бассейн 11 при замерзании воды становится ледосборным.

Свободная поверхность воды в бассейне 10 и на реке 1 при отрицательных температурах атмосферного воздуха покрывается слоем льда 12, который теплоизолирует находящуюся под ним жидкую воду, обеспечивая длительность процесса ее перетекания через устройство водосброса плотины 4. По мере опускания уровня воды в бассейне 10 этот лед ложится на грунт и примерзает к нему.

При очередном наполнении водой бассейна 10 этот лед становится внутриводным льдом 13, и бассейн 10 тоже становится ледосборным. При большой толщине слоя льда 13 на водозаборном колене 6 трубы 5 снимают насадку 7. Это позволит проводить дальнейшее наращивание слоя внутриводного льда 13.

Замерзанию воды в водопропускной трубе 5 препятствует слой тепловой изоляции 14, а также то, что труба 5 заглублена в грунт оползня 2 и, таким образом, тоже теплоизолирована.

Управляемый процесс образования искусственного ледника продолжают до тех пор, пока слой льда в бассейне 11 не превысит высоты дамбы 9. После этого устройство водосброса плотины 4 открывают, обеспечивая непрерывное перетекание воды через водопропускную трубу 5, через замерзший бассейн 11 и перелив ее через дамбу 9 с последующим замерзанием. Ледник продолжит свой рост за пределами дамбы 9, при этом оползень 2 и дамба 9 оказываются «вмороженными» в ледник.

При длине бассейна 10 l₁≈50 м, бассейна 11 l₂≈50-100 м и высоте дамбы 9 h=5-6 метров образование селевого паводка становится невозможным в течение нескольких десятков или даже сотен лет.

По получении такого искусственно созданного ледника сброс воды через плотину 4 и водопропускную трубу 5 можно осуществлять круглогодично. Сбрасываемую в летний период воду можно расходовать для питания сельскохозяйственных угодий. Искусственно созданный ледник можно многократно возобновлять по мере необходимости.

Расчеты показывают, что на создание первичной ледяной преграды на реке 1, препятствующей сходу селя, необходимо 3-4 холодных месяца одной зимы. Окончательное создание ледника потребует 5-6 лет.

Достигаемый эффект определяется созданием защиты от селевых паводков в весеннее время, образованием нового водохранилища в засушливом регионе.

Изобретение может быть использовано для борьбы с селевыми паводками. Технический результат - снижение трудоемкости при создании противоселевой защиты и рациональное использование воды от весенних паводков в течение всего лета для орошения пахотных земель. Способ защиты от селевых потоков на реке, перегороженной грязекаменным оползнем, включает возведение над ним плотины с водовыпуском, аккумулирующей в созданном ею водохранилище весеннее-летние паводки, а также гидроизоляцию поверхности оползня и заделку в оползень водопропускной трубы, имеющей открытые, выходящие наружу и опущенные вниз колена. Ниже оползня строят дамбу, образующую вместе с плотиной два бассейна, расположенные по обеим сторонам оползня. Сброс воды через плотину производят при отрицательных температурах воздуха и циклически, заполняя при этом каждый раз бассейн между оползнем и плотиной, затем выдерживают паузу, в течение которой происходит перетекание воды через водопропускную трубу во второй бассейн и полное ее замерзание в нем. 1 ил.

Способ защиты от селевых потоков, включающий возведение плотины с водовыпуском, аккумулирующей в созданном ею водохранилище весеннее-летние паводки на реке, отличающийся тем, что грязекаменный оползень, создавший естественную преграду на реке, гидроизолируют по поверхности, в сам оползень заделывают водопропускную трубу, имеющую открытые, выходящие наружу и опущенные вниз водозаборное и водосбросное колена, а ниже оползня строят дамбу, образующую вместе с плотиной два бассейна, расположенные по обеим сторонам оползня, причем сброс воды через плотину производят при отрицательных температурах воздуха и циклически, заполняя при этом каждый раз бассейн между оползнем и плотиной, затем выдерживают паузу, в течение которой происходит перетекание воды через водопропускную трубу во второй бассейн и полное ее замерзание в нем.