СОПРЯГАЮЩЕЕ СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ПРЕДГОРНОЙ ЗОНЫ ОРОШЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК E02B13/00 E02B8/06 

Изобретение относится к гидромелиоративному строительству и может быть использовано в качестве сопрягающего сооружения в виде одноступенчатого перепада для: безаварийного пропуска воды в каналах предгорной зоны орошения при резком перепаде рельефа местности, обеспечения полного пропуска плавника (скошенный камыш, коряги, ветки и др.) из верхнего бьефа сооружения в нижний бьеф, недопущения перелива воды через дамбы подводящего канала (в результате затора сооружения плавником), а также исключения образования местного размыва в земляном русле отводящего канала.

Уровень техники

Известно сопрягающее сооружение, представляющее собой одноступенчатый перепад (Бахтин, Б.М. Гидротехнические сооружения / Б.М. Бахтин, С.Н. Корюкин. - М.: Агропромиздат, 1991. - с. 62-65), устраиваемый на мелиоративных каналах и состоящий из входа, стенки падения, водобойной части и выхода.

Недостатком этого аналога является высокая материалоемкость и низкая эффективность его работы в предгорных условиях мелиоративных каналов в земляных руслах с высокими уклонами.

Известен железобетонный одноступенчатый перепад, используемый в качестве сопрягающего сооружения (RU 171642, 08.06.2017) и имеющий вход, стенку падения, водобойный колодец и выход.

Недостатком этого аналога является высокая материалоемкость и низкая эффективность работы при больших перепадах местности, требующих устройство нескольких ступеней перепада.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является одноступенчатый перепад - сопрягающее сооружение на оросительных каналах гидромелиоративных систем (Проектирование гидротехнических сооружений: учеб. пособие. - М.: Колос, 1977. - С. 93.), имеющий входную часть, стенку падения, водобойный колодец и выходную часть.

Недостатками данного сооружения являются: значительный перерасход бетона на строительство; сужение русла канала почти в 1,5 раза способствует увеличению в 2 раза средней скорости в живом сечении потока; сужение входной части аванкамеры способствует скоплению плавника (скошенный камыш, коряги, ветки и др.) перед ней, что приводит к затору входной части аванкамеры (и ее самой) и поднятию уровня воды в подводящем канале вплоть до ее перелива через дамбы с последующим затоплением водой близлежащие территории; стекание малых порций струи потока по стенке падения продолжительное время приводит к коррозии защитного слоя бетона, оголению арматуры и сокращению срока службы стенки падения перепада; малая эффективность работы водобойного колодца, а также занятие большой площади на поверхности земли.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание конструкции сопрягающего сооружения, исключающего все негативные недостатки, присущие существующим аналогам.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является:

- отсутствие сужения сечения канала;

- беспрепятственный пропуск плавника из верхнего бьефа сооружения в нижний бьеф;

- эффективное гашение избыточной энергии потока в водобойной части;

- исключение возникновения опасных местных размывов отводящего русла канала;

- компактность конструкции сооружения, приводящая к экономии материальных и трудовых ресурсов.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что входная часть имеет форму поперечного сечения подводящего канала, дно входной части имеет обратный уклон под определенным углом α к горизонту и расширяется в два раза от начальной части до концевой части, плановая конфигурация дна - трапеция, заканчивающаяся большим основанием с очертанием в виде сегмента и направленным в сторону нижнего бьефа. У подошвы наклонного дна входной части устраиваются сквозные трубчатые каналы для пропуска влекомых наносов. Стенка падения (вертикальный уступ) в верхней части имеет трапецеидальный вырез, в который укладывается концевая часть дна входа с некоторым напуском в сторону нижнего бьефа (в виде короткого консольного трамплина, который исключает возможность стекания потока по стенке падения, чем продлевает срок ее службы). Водобойный колодец с вертикальными стенками имеет ширину B_v, равную ширине канала B_k по верху. Укороченная длина водобоя определяется гидравлическим расчетом. Сопряжение бьефов осуществляется посредством струи, падающей с консоли входной части в водобойный колодец, спадая с кромки консоли, струя распределяется по всей ширине водобойной части (за счет увеличения водосливного фронта по длине дуги) и поток приобретает среднюю скорость меньше средней скорости потока в подводящей части канала. Сопряжение выходной части водобойного колодца с отводящим каналом осуществляется посредством наклонного порога и косых плоскостей, что обеспечивает равномерное распределение скоростей по живому сечению отводящего канала.

Описание чертежей

Сопрягающее сооружение для оросительной сети предгорной зоны орошения поясняется чертежами (фиг. 1-5), где на фиг. 1 показано плановое расположение сооружения; на фиг. 2 - сечение сопрягающего сооружения по продольной оси движения потока воды; на фиг. 3 - поперечное сечение входной части с показом сквозных трубчатых каналов для пропуска влекомых наносов; на фиг. 4 - поперечное сечение водобойного колодца с показом сопряжения его выходной части с отводящим каналом посредством наклонного порога и косых плоскостей; на фиг. 5 - продольный профиль с показом динамики движения потока по сооружению. Осуществление изобретения

Конструкция сопрягающего сооружения для оросительной сети предгорной зоны орошения (одноступенчатый перепад) включает следующие элементы (фиг. 1, 2): входная часть (аванкамера) 1 с наклонным дном, опирающимся концевой частью на стенку падения 2; у подошвы наклонного дна устроены сквозные каналы 3 для пропуска влекомых наносов; укороченный водобойный колодец 4 с шириной между вертикальными боковыми стенками, равной ширине канала по верху и длиной , сопряжение выходной части водобойного колодца с отводящим каналом осуществляется посредством наклонного порога 6 и косых плоскостей 5, способствующих равномерному распределению скоростей потока по живому сечению отводящего канала.

Проектирование и расчет элементов сопрягающего сооружения осуществляется в соответствии с действующими сводами правил и строительными нормами с учетом фактических условий предгорных территорий (топографических, геологических, гидрологических и гидрогеологических).

Составляющие типовые элементы сопрягающего сооружения входной части 1 и выходной части водобойного колодца 4 (наклонного порога 6 и косых плоскостей 5) доставляются от заводов-изготовителей на место строительства транспортом (в основном автомобильным). Стенка падения 2 и вертикальные стенки водобойного колодца 4 возводятся на месте строительства сооружения. Сначала отрывается котлован для водобойного колодца 4 с одновременным изготовлением щитов опалубки и арматурных каркасов по размерам стенки падения 2 и стенок водобойной части. Затем производится планировка и подготовка грунтового основания под стенку падения 2, дно и ограждающие стенки водобоя 4. Строительство начинают с водобойного колодца 4. Выполняется бетонная подготовка основания (дна), укладывается (ются) каркас(ы) из арматуры и заливается(ются) бетонной консистенцией. После затвердения бетона к выпускам арматуры из днища крепятся с помощью сварки арматурные каркасы ограждающих стенок водобойного колодца 4 и стенки падения 2, устанавливаются опалубочные щиты (для стенки падения - скользящая опалубка), производится заливка бетонной консистенции с вибрационным уплотнением. Верхняя часть стенки падения 2 выполняется с помощью опалубочных щитов с трапецеидальным вырезом согласно поперечному сечению канала с учетом высоты поднятия концевой части входа на угол α и с учетом укладки сквозных трубчатых каналов 3. После набора бетоном необходимой прочности опалубки стенки падения 2 и ограждающих стенок водобоя разбирают и увозят на территории складирования.

Изобретение относится к гидромелиоративному строительству и может быть использовано в качестве сопрягающего сооружения в виде одноступенчатого перепада для безаварийного пропуска воды в каналах предгорной зоны орошения при резком перепаде рельефа местности, обеспечения полного пропуска плавника (скошенный камыш, коряги, ветки и др.) из верхнего бьефа сооружения в нижний бьеф, недопущения перелива воды через дамбы подводящего канала (в результате затора сооружения плавником), а также исключения образования местного размыва в земляном русле отводящего канала. Сопрягающее сооружение состоит из входной части – аванкамеры 1, стенки падения – вертикального уступа 2, водобойного колодца 4 и выходной части. Дно входной части 1 выполнено с обратным уклоном под углом α к горизонту и расширяется в два раза от начальной части до концевой части, которая имеет сегментное очертание. Пропуск влекомых наносов из входной части 1 в водобойный колодец 4 осуществляется через сквозные трубчатые каналы 3, устроенные у подошвы наклонного дна. Ширина B_v водобойного колодца 4, выполненного с вертикальными стенками, равна ширине канала B_k по верху. Сопряжение выходной части водобойного колодца с отводящим каналом осуществляется посредством наклонного порога 6 и косых плоскостей 5. Длины входной части и водобоя укорочены. Обеспечивается беспрепятственный пропуск плавника из верхнего бьефа сооружения в нижний бьеф, эффективное гашение избыточной энергии потока в водобойной части, компактность конструкции сооружения, приводящая к экономии материальных и трудовых ресурсов, исключается возникновение опасных местных размывов отводящего русла канала. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Сопрягающее сооружение для оросительной сети предгорной зоны орошения, состоящее из входной части - аванкамеры, стенки падения - вертикального уступа, водобойного колодца и выходной части, отличающееся тем, что дно входной части выполнено с обратным уклоном под углом α к горизонту и расширяется в два раза от начальной части до концевой части, которая имеет сегментное очертание; у подошвы наклонного дна устроены сквозные трубчатые каналы; стенка падения в верхней части имеет трапецеидальный вырез, в который помещается концевая часть дна входа с небольшим напуском в сторону нижнего бьефа; водобойный колодец выполнен с вертикальными стенками шириной В_v, равной ширине канала B_k по верху; сопряжение выходной части водобойного колодца с отводящим каналом осуществляется посредством наклонного порога и косых плоскостей; длины входной части и водобоя l_v укорочены.

2. Сопрягающее сооружение по п.1, отличающееся тем, что в трапецеидальный вырез стенки падения помещается концевая часть дна входа с напуском в виде короткого консольного трамплина.