ВОДОСБРОСНОЙ КАНАЛ ПОЛИГОНАЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК E02B5/02 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к каналам, используемым в составе гидроузлов и оросительных систем в качестве открытых водосбросных сооружений.

Известен гидротехнический канал [1], включающий полигональное сечение с двумя парами симметричных откосов и треугольным основанием, проходящий в нескальных грунтах и в железобетонной облицовке. Основным недостатком данного технического решения является высокая материалоемкость и низкая эффективность и надежность работы в условиях, когда трасса канала проходит в размываемых грунтах.

Наиболее близким техническим решением является «водосбросной канал полигонального профиля с гибким креплением» [2]. Основным недостатком данного технического решения является высокая материалоемкость конструкции из-за использования железобетонных балок, габионных и гибких тюфяков, выполненных в основном из легких фашин, изготовленных из камыша, который имеет ограниченный срок службы и не везде его можно достать в необходимом объеме.

Цель изобретения - повышение эффективности работы канала и снижение материалоемкости конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в водосбросном канале полигонального сечения, содержащем две составные части с симметричными парами откосов, верхними с заложением m₁ и донными с заложениями m₂, укрепленными габионными и гибкими тюфяками, по вершине треугольного основания в один продольный ряд устроены габионные тюфяки, которые выполнены длиной 2,2-2,5 м, шириной 0,6-0,8 м и толщиной 0,3-0,4 м из каменного материала и металлической оцинкованной сетки, слева и справа к этим тюфякам прикреплены гибкие цилиндрические тюфяки, уложенные вдоль русла и донных откосов m₂, при этом гибкие цилиндрические тюфяки изготовлены из перфорированных дренажных труб, обмотанных вокруг биоматами и геосеткой, связаны между собой с помощью металлической проволоки, а по линии боковых откосов m₁ плотными рядами уложены плоские и гибкие плиты из 2-3 слоев геомат, сверху которых обтянута защитная сетка и прикреплена местами к поверхности основания с помощью стеклопластиковых или металлических кольев.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение канала полигонального профиля; на фиг. 2 - участок канала в плане; на фиг. 3 - габионный тюфяк, на фиг. 4 - гибкий тюфяк из биомат; на фиг. 5 - биомат; на фиг. 6 - геомат.

Канал полигонального сечения состоит из габионных тюфяков 1, уложенных продольно по линии вершины треугольного основания, и выполненных из каменного заполнителя 2 и габионной сетки 3; гибких цилиндрических тюфяков 4, уложенных продольными рядами вдоль донных откосов m₂ и изготовленных из перфорированных дренажных труб 5, обмотанных вокруг биоматами 6 и геосеткой 7. При этом боковые откосы m₁ укреплены плотно уложенными плоскими и гибкими плитами 8 из 2-3 слоев геомат 9, сверху которых обтянута защитная сетка 10, которая местами прикреплена к поверхности основания с помощью стеклопластиковых или металлических кольев 11.

Водосбросной канал полигонального сечения возводится следующим образом.

Вначале намечается трасса канала с привязкой к местности, разрабатывается выемка полигонального сечения с двумя симметричными парами откосов m₁ и m₂, затем планируются эти откосы. Для изготовления габионных 1 и гибких тюфяков 4 заранее заготавливают в необходимом количестве каменного материала 2 (сортированной гальки и галечника) и металлических оцинкованных сеток 3, нужных размеров и количеств с соединительной проволокой; нарезают перфорированные трубы 5, биоматы 6 и геосетки 7 нужных размеров. Из этих матриалов изготавливают необходимое количество габионных тюфяков 1 и гибких цилиндрических тюфяков 4, и их раскладывают вдоль бровки канала. Габионные и гибкие тюфяки 1 и 4 изготавливаются оптимальных размеров, из условия обеспечения устойчивого режима работы канала, а также технологичности их монтажа. Исходя из этого, габионные тюфяки приняты длиной 2,2-2,5 м, шириной 0,6-0,8 м и толщиной 0,3-0,4 м из каменного материала и металлической оцинкованной сетки из проволоки, диаметром 2,0-3,0 мм. А гибкие тюфяки 4 приняты диаметром 0,4-0,5 м и длиной 2,5-3,0 м. Далее по линии вершины треугольного основания монтируют габионные тюфяки 1 в один продольный ряд. Затем вдоль донных откосов m₂ по всей площади плотными продольными рядами укладывают гибкие тюфяки 4, начиная от линии габионных тюфяков 1, прикрепленными к ним и соединенными между собой металлической проволокой. После чего, по линии боковых откосов m₁ плотными рядами укладывают плоские плиты 8 из 2-3 слоев геомат 9, сверху которых обтягивают защитную сетку 10 и прикрепляют ее местами к поверхности основания с помощью стеклопластиковых или металлических кольев 11. В качестве защитной сетки 10 может быть использована геосетка или металлическая оцинкованная сетка.

Водосбросной канал полигонального сечения работает следующим образом.

При прохождении потока воды по каналу основные гидродинамические нагрузки его сосредотачиваются по центру русла, по линии треугольного основания. Размывающие силы потока направлены вдоль донных и боковых откосов, при этом из-за гибкости и водопроницаемости габионных и гибких тюфяков 1 и 4, а также плоских плит 8, эти силы рассредотачиваются и перераспределяются, относительно равномерно по всем откосам полигонального сечения. Габионные 1 и гибкие 4 тюфяки одновременно работают и как защитные крепления и как дренажные системы. Через эти тюфяки 1 и 4, и плиты 8 вода просачивается в грунты донных и боковых откосов и, обратно из откосов через эти же тюфяки и плиты вода выходит в русло канала. При этом никаких деформаций в подстилающих грунтах не возникают, исключаются суффозия и контактный размыв грунта под тюфяками 1 и 4 и плитой 8. Так как материалы и изделия, из чего в основном сделаны тюфяки 4 и плиты 8, являются хорошими дренирующими и фильтрующими материалами. Вместе с тем и противофильтрационное давление под тюфяками и плит не возникает, возможное всплытие тюфяков (особенно гибких тюфяков 4 и плит 8) исключается из-за того что все эти тюфяки и плиты прочно связаны между собой и прибиты к откосу с помощью кольев 11. При наличии в потоке воды абразивных и других крупных наносов, то они сосредотачиваются вдоль треугольного основания канала и, начиная оттуда и до верха боковых откосов, забивают крупными и мелкими своими частицами (проникая вглубь) все эти тюфяки. Таким образом, происходит утяжеление этих тюфяков, соответственно и повышение их защитных (противоразмывочных) функций. Канал полигонального сечения с гибкими креплениями из габионных и гибких тюфяков 1 и 4, и гибких плит 8 превращается в надежное водосбросное (или сопрягающее) сооружение открытого типа, предназначенного для безопасного пропуска или сброса максимально возможных расходов воды.

Через определенное время откосы канала могут зарасти травой или кустарниками, при этом их корневая система, пронизывающая все крепление до глубины откосов дает дополнительную прочность гибким тюфякам 4 и плитам 8. При этом периодически необходимо скашивать, выросшие на откосах растения, для обеспечения необходимой пропускной способности канала.

Канал полигонального сечения с гибким креплением, в предлагаемой облицовке превращается в надежное водосбросное (или сопрягающее) сооружение открытого типа, предназначенного для безопасного пропуска или сброса максимально возможных расходов воды.

Водосбросной канал полигонального сечения в гибкой облицовке, наиболее эффективно может быть использован в составе низконапорных плотинных и бесплотинных гидроузлов, а также - в магистральной оросительной (сбросной) сети на предгорных труднодоступных участках.

Источники информации

1. Авторское свидетельство №1640271. Гидротехнический канал МКИ Е02В 5/00 / СО. Курбанов, Н.В. Ханов (СССР). Бюл. №13, 1991 г.

2.Патент №2519845 Российская Федерация, МПК Е02В 5/00. Водосбросной канал полигонального профиля с гибким креплением / Курбанов C.O., Джамалудинов М.М., оп.20.06.2014 Бюл. №17. - 5 с.: ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно, к каналам, используемым в составе гидроузлов и оросительных систем в качестве открытых водосбросных сооружений. В водосбросном канале полигонального сечения, содержащем две составные части с симметричными парами откосов, верхними с заложением m₁ и донными с заложением m₂, по вершине треугольного основания в один продольный ряд устроены габионные тюфяки 1, которые выполнены длиной 2,2-2,5 м, шириной 0,6-0,8 м и толщиной 0,3-0,4 м из каменного материала и металлической оцинкованной сетки. Слева и справа к габионным тюфякам 1 прикреплены гибкие цилиндрические тюфяки 4, уложенные вдоль русла и донных откосов m₂. Гибкие цилиндрические тюфяки 4 изготовлены из перфорированных дренажных труб, обмотанных вокруг биоматами и геосеткой, и связаны между собой с помощью металлической проволоки. По линии боковых откосов m₁ плотными рядами уложены плоские и гибкие плиты 8 из 2-3 слоев геомат 9, сверху которых обтянута защитная сетка и прикреплена местами к поверхности основания с помощью стеклопластиковых или металлических кольев 11. Из-за водопроницаемости и гибкости конструкции откосных креплений полигонального канала обеспечивается благоприятный водный режим для прорастания и развития корневой системы растений, и предотвращения эрозионных процессов в русле канала при минимальных материальных и трудовых затратах. Водосбросной канал полигонального сечения наиболее эффективно может быть использован в составе низконапорных плотинных и бесплотинных гидроузлов, а также - в магистральной оросительной сети на предгорных труднодоступных участках. 6 ил.

Водосбросной канал полигонального сечения, содержащий две составные части с симметричными парами откосов, верхними с заложением m₁ и донными с заложением m₂, отличающийся тем, что по вершине треугольного основания в один продольный ряд устроены габионные тюфяки, которые выполнены длиной 2,2-2,5 м, шириной 0,6-0,8 м и толщиной 0,3-0,4 м из каменного материала и металлической оцинкованной сетки, слева и справа к этим тюфякам прикреплены гибкие цилиндрические тюфяки, уложенные вдоль русла и донных откосов m₂, при этом гибкие цилиндрические тюфяки изготовлены из перфорированных дренажных труб, обмотанных вокруг биоматами и геосеткой, и связаны между собой с помощью металлической проволоки, а по линии боковых откосов m₁ плотными рядами уложены плоские и гибкие плиты из 2-3 слоев геомат, сверху которых обтянута защитная сетка и прикреплена местами к поверхности основания с помощью стеклопластиковых или металлических кольев.