Обводной канал Российский патент 2024 года по МПК E02B3/00 

Заявленное техническое решение относится к области гидротехнического строительства и предназначено для регулирования стока.

На р. Амур существует проблемная территория. Согласно сведениям амурского бассейного водного управления Федерального агентства водных ресурсов Минприроды, часть р. Амур расположена в пределах Срденеамурской низменности, протянувшейся от устья р. Сунгари до Комсомольска-на-Амуре на 650 км. Ширина низменности достигает 200 км (площадь 92,3 тыс.кв.км). В районе г. Комсомольск-на-Амуре существует так называемое Комсомольское-Киселевское сужение, пропускная способность существенно снижается и ниже по течению Амур течет единым врезанным руслом, а выше вода скапливается, сказывается эффект «бутылочного горла». В силу этих причин происходит подтапливание паводковыми водами, оставаясь на Среднеамурской пойме до 168 дней в году покрывая при этом, от 70% до 90% ее территории; а это - май, июнь, июль, август, сентябрь, лучшие времена года, нанося ущерб сельскому хозяйству и вообще, народному хозяйству.

С целью снижения пагубного воздействия паводкового подтопления населенных мест чреватого затоплением, следует для увеличения стока организовать дополнительную протоку в виде обводного канала.

Известно техническое решение согласно изобретению (см. патент РФ №2788680) оно и принято за прототип.

По прототипу с целью снижения пагубного воздействия подтопления и увеличения стока предусматривается устройства обводного канала. И чтобы не нанести вред экосистеме и полностью исключить какой-либо вред миграции рыб, дно предполагаемого канала, в ее начальной точке, предусматривается на меженном уровне р. Амур

Предлагаемое изобретение так же направлено на решение той же проблемы, но в отличии от прототипа предлагается другое исполнение обводного канала, сущность которого можно изложить следующим образом:

Амурский обводной предохранительный канал верхнего уровня, учитывающий существующие наличие резкого сужение (Комсомольско-Киселевское) русла реки Амур и включающий дополнительно сооруженное русло, параллельно образованное, рядом с основным, путем выработки (среза), существующего горного гребня горной гряды отличающийся тем, что уровень выработки (днища предусматриваемого канала) предусматривается на 15-20 метров выше меженного уровня реки Амур, соответствующий этому месту, но ниже уровня многоводия критического.

И если по прототипу предусмотрен комплекс гидротехнических сооружений с механизмами регулирования, что и дает возможность регулировать уровень водной глади поймы на территории Среднеамурской низменности (сверх меженного уровня) и это обеспечивается в нужном диапазоне; то по предлагаемому изобретению влияние на снижение критического уровня возможно, но только после того когда паводковый уровень достигнет уровня предельно - допускаемого наводнения, после чего и начинается дополнительный сброс воды и происходит оно автоматически, кроме того отличие заключается в том, что обводной канал гидроузла (по прототипу) обеспечивает постоянный сброс определенной массы воды (объема), а канал верхнего уровня в основном находится в сухом состоянии и сброс вод осуществляется в дальнейшем только в критические моменты.

И надо отметить, что строительство канала верхнего уровня, играя роль предохранительного (от катастрофических наводнений) является первоначальным этапом всего возможного в будущем строительства, с возможностью в дальнейшем строительство осуществлять отдельными независимыми этапами, что позволяет разрыв во времени (следующий этап можно осуществлять либо сразу, либо значительно позже). Есть время подумать и совершенствовать технические решение последующего строительства.

Выше обозначенное поясняется на рисунках, так на Фиг. 1 показан поперечный разрез обозначенного места, где дано основное русло с линиями уровней, с пояснением и сечение обводного канала (вариант №1А), где поз. 1 - сопка; поз. 2 - гребень горной гряды; поз. 3; поз. 4 - уровень днища канала (УДК), предусматривается несколько ниже высшего расчетного уровня (ВРУ); поз. 5 - пролом для образования канала (обозначенного тушевкой).

На Фиг. 2 показано сечение канала с видом на плотину по патенту №2788680 (возможной в будущем).

Но при этом возможно несколько вариантов инженерных решений, в том числе с учетом конкретизации, а именно учет существующей транспортной связи.

Чтобы не нарушать транспортную связь Комсомольск-на-Амуре - (порт) Ванино то вначале, на участке предгория перед тоннелем, существующий путь временно перенести, располагая севернее, параллельно рядом. Затем этот освобожденный массив под трассой срыть до необходимого уровня и построить мостовой переход, точно по ранее существующей нитке транспортной связи. И только после этого перенести обратно путь сообщение на старое место, но уже по мосту и производить дальнейшую выработку пролома под канал.

В связи с этим новым предложением по устройству обводного канала с учетом конкретизации предлагаются следующие возможные варианты инженерного решения.

Вариант Первый.

Устройство предохранительного обводного канала верхнего уровня, по выше описанному, выраженному в общем виде см. Фиг. 1 (можно трактовать как подвариант А), что позволяет избежать катастрофического наводнения.

А в будущем возможно осуществление плотины по патенту №2788680 (Фиг. 2).

Однако учет транспортной связи, как было отмечено выше, требует устройство мостового перехода (это тоже первый вариант, но подвариант Б).

Вариант Второй.

Дополнительно под обводным каналом устроить тоннели (три или более) на меженном уровне. Тогда необходимость в плотине отпадает. Наличие туннелей позволяет сглаживать воздействие внезапно возникшей стихии, так как способствуют постоянному поддержанию несколько сниженного уровня реки по сравнению с возможным (без наличия тоннелей). Но тоннели дорогое удовольствие и требуют технико-экономического обоснования (стоимость тоннелей плюс мостовой переход необходимо сравнить, с полноценной плотиной по патенту №2788680). Следует отметить, что тоннели играют ту же роль, что и открытые придонные проемы в плотине.

Вариант Третий.

Вместо тоннелей с той же целью - поддержание сниженного уровня на пойме Среднеамурской низменности - можно предусмотреть и в дополнение прорыть узкую протоку в виде ущелья до меженного уровня.

Вариант Четвертый.

(наиболее инженерно интересный)

В дополнение к обводному каналу верхнего уровня предусмотреть плотину специального вида.

"Плотина каскадно-ячеистого типа с откидными шиберами (заслонками), с постоянно открытыми придонными проемами".

Данное техническое решение (вариант №4) позволяет полноценное регулирование уровня воды на пойме. При надобности максимального снижения уровня все шиберы открыты. При необходимости (например, в засушливые годы) поддержания высокого уровня все шиберы закрыты (открытыми остаются только придонные проемы). Придонные проемы обеспечивают отсутствие придонных наносов, что характерно для обычных плотин. И это следует считать одним из технических результатов.

Следует отметить, что каскадность плотины требует и каскадного исполнения берегов канала. И это следует считать характерным только для мест подобных Киселевско-Комсомольске-Амурскому сужению.

И обращается внимание, что такие берега наиболее надежны и устойчивы и проще производить берегоукрепление. И это следует считать тоже дополнительным техническим результатом.

Вариант пятый.

Выполнение обводного канала с каскадными берегами, врываясь вглубь и не обязательно до меженного уровня, а рассчитать сечение такого канала с учетом поддержания уровня подтопления поймы в Среднеамурской низменности, не превышающего 70% затопления территории поймы. Тогда надобность в плотине отпадает и создается новое природно-естественное состояние, не подвластное человеку, но и исключающее катастрофы и предельное наводнение.

Конечно, следует отметить, что возможность регулирования все же желательна.

Рабочими считать вариант 1Б, вариант 4 и вариант 5. Окончательное решение принимать на основе ТЭО.

Следует отметить, что устройство канала верхнего уровня необходим для всех вариантов - как первоначальный этап.

Все прочие варианты и этапы возможно выполнять в любое последующее время, хоть через десятилетие.

Эти дополнительные варианты поясняются рисунками, на которых даны схемы, дополнительные к основному варианту решений.

Фиг. 3 - Вариант 1Б - канал с мостовым переходом.

Фиг. 4 - Вариант 2-е тоннелями под каналом.

Фиг. 5 - Вариант 3-е протока глубиной до меженного уровня (в дополнения каналу).

Фиг. 6 - Вариант 4 - плотина каскадно-ячеистого типа.

Фиг. 7 - Вариант 5 - канал с берегами оформленные каскадами.

В качестве дополнения к материалам изобретения дается пояснение к описанию.

В пояснении к описанию дается как пример решения – как, не нарушая транспортной связи, осуществить грандиозное строительство и что для этого надо сделать, как поступить. И предлагается устройство мостового перехода. Но мостовой переход предметом настоящего изобретения не является и как указывается выше, дается лишь как один из примеров решения. Но возможны и другие варианты в качестве дополнения к основному.

Как отмечено в описании, что по прототипу плотина, имея придонные, постоянно открытые проемы, уже навсегда снижает ранее возможный уровень реки, и это позволяет в критические моменты (обрушивших ливней) сгладить разрушительные воздействия в начальный период, а далее используется механизм регулирования и все это вкупе позволяет предотвратить и дальнейшие пагубные воздействия и в этом ценность, предлагаемого по патенту №2788680. Осуществление такого проекта требует большого времени (исследования изыскание, ТЭО, проектирование и строительство) и может затянуться на десятилетия.

И чтобы этим заниматься вдумчиво, спокойно, без спешки и самое главное выработать наиболее обоснованное решение. Но в то же время необходимы меры, не дожидаясь предельных наводнений. То временно возможен вариант альтернативный и это в свою очередь может быть учтено при разработке ТЭО.

Предлагается как самостоятельное изобретение - "Обводной канал верхнего уровня". Устройство такого канала гарантированно исключает катастрофическое наводнения. А в качестве развития даны модификации.

Осуществленные такого обводного канала (верхнего уровня) не требует особых исследований и изысканий, не мешает дальнейшим исследованиям и изысканиям для гидроузла и осуществление возможно в самое короткое время (волевым порядком). Выбор площадки строительства (место) определяется самим предназначением предлагаемого. Получив порубочный билет, можно тут же приступить к лесоповалу на склонах по обе стороны гряды, одновременно производя тот минимум необходимых исследований и изысканий.

И самое главное, следует учесть, что все эти работы в будущем, все равно, необходимо бы делать и для гидроузла, т.е. само решение не вступает в противоречие. Поэтому этот канал верхнего уровня является первым этапом общего комплексного строительства, а в последующем (в будущем) и возможны варианты.

Рассмотрим возможные варианты исполнения.

Наличие существующей транспортной связи (Комсомольск-на-Амуре - (порт) Ванино) не позволяет осуществить разработку сразу всего необходимого пролома существующего массива. Чтобы не нарушать транспортную связь, разработку придется производить поэтапно.

Вначале, на участке предгория перед транспортным тоннелем, существующий путь временно перенести, располагая севернее, параллельно, рядом. Затем этот освобожденный массив под трассой срыть до необходимого уровня и построить мостовой переход, точно по ранее - существующей нитке транспортной связи. И только после этого перенести обратно путь сообщения на старое место, но уже по мосту и производить дальнейшую выработку пролома под канал.

А далее или сразу или потом, после окончательного обоснования необходимости строительства гидроузла или какого-то другого варианта, можно приступать к разработке склона на месте предлагаемой плотины и строительства самой плотины и одновременно разрабатывая противоположный склон, проделывая все эти работы согласно проекту.

Рассмотрим альтернативные варианты.

Можно предложить и такой вариант, когда устраивается предлагаемый обводный канал верхнего уровня и предусматривается путепровод (мостовой переход через канал) на уровне существующего дорожного полотна (в этом месте). При этом мостовой переход предусмотреть с большим арочным пролетом, для возможного углубления канала и строительства плотины в будущем. Но так же можно предусмотреть на меженном уровне под обводном верхнем каналом, ряд (три или более) тоннелей и тем самым как бы заместить, т.е. выполнить, вместо придонных проемов в плотине по патенту №2788680.

И возможно итоговое решение определит сравнение вариантов.

И кажущаяся дешевле альтернатива (строительство моста, проходка тоннелей) может сравняться по стоимости с плотиной, наличие которой обеспечивает регулирование стока (потока) и это более мобильно. Возможны и другие варианты инженерных решений. Например: для дополнительного постоянного сброса вод вместо тоннелей предусмотреть протоку в виде ущелья глубиной до меженного уровня и, наконец, можно предусмотреть плотину, но возможно нового типа каскадно-ячеистого с каналом с каскадными берегами.

Особо следует подчеркнуть отличия "Обводного канала верхнего уровня" и других его вариантов, от обводного канала обычного (вообще) как, например, по патенту №2788680, (принятого за прототип).

1. Он определен как предохранительный и уровень днища такого канала предполагается ориентировочно на уровне наивысшего расчетного уровня реки (ВРУ) или чуть ниже. В нашем случае (р-н Комсомольска-на-Амуре) предположительно на 15-20 метров выше меженного уровня.

2. Цель - не допустить катастрофического наводнения, что обеспечивается автоматически наличием этого канала, при заданном вышеобозначенном уровне днища, а по прототипу снижение уровня вообще и постоянно.

3. И это достигается тем, что ширина канала верхнего уровня значительна и превышает ширину сужения и возможно в несколько раз, (определяется расчетом) и это диктуется необходимостью сброса определенной массы прибывающей воды. При обычном обводном канале необходимый сброс критического объема обеспечиваться углублением канала и предусматривается гораздо меньшей ширины его (а предлагается канал образовать рытьем не вглубь, а вширь).

4. Обводной канал гидроузла по патенту №2788680 действует постоянно, только уровень воды в нем колеблется. А обводной предохранительный канал верхнего уровня, как правило, в основном пребывает в "сухом состоянии". Отсюда различные эксплуатационные качества объекта, другие затраты на обслуживание, видимо, более проще.

5. Данный канал, в отличие от прототипа, может иметь временный характер, исполняя свою функцию до полноценного обустройства данного узла, так как предельного уровня наводнения уже не будет.

6. В то же время он может быть предусмотрен как единственный окончательный вариант с единственной целью спасения только от катастрофической ситуации.

7. Но самое ценное, что канал предусматривается, как "первоэтапный", т.е. является первым этапом всего строительства (с него все и начинается), и допускает разрыв во времени по осуществлению последующего этапа в независимости от первого и может следующий этап осуществляться значительно позже. И исполнения последующих этапов также возможны независимо друг от друга. Осуществив строительство гидроузла в целом (при его обосновании), канал верхнего теряет свою первоначальную функцию, превратившись в полноценный обводной канал нового каскадного типа (более устойчивого).

8. По мнению автора, такое итоговое решение дешевле и наиболее целесообразно. Никакой спешки - планомерность, возможность выбора наиболее подходящего времени исполнения этапов строительства (благоприятных).

9. Кроме того, обращается внимание, что такой обводной канал верхнем уровне возможен только в определенной ситуации подобной нашему (Киселевско-Комсомольскому сужению) в других случаях нет в нем необходимости.

10. Но еще один отличительный признак предлагаемого от прототипа - наличие Мостового перехода. При осуществлении Комсомольско-Амурского гидроузла (по патенту №2788680) наличие верхнего строения плотины уже моста не требует.

Рассматривая каждое, и прототип и новые инженерные решения в комплексе, они имеют огромное отличие.

11. Данное решение канала позволяет ускорить начало строительства значительно, так как начальный этап не требует особых обоснований и исследований и может осуществляться независимо от последующих решений.

Строительство обводного канала верхнего уровня может позволить отказаться от предлагаемых 14-ти гидротехнических сооружений, которые предложены и уже проектируются и даже начато строительство четырех или хотя бы их удешевление. Возможно тех затрат хватило бы для строительства первого этапа предлагаемого канала верхнего уровня.

Независимо в какой форме, виде предлагаемый канал будет выполнен, он может быть назван АМУРСКИЙ ОБВОДНОЙ КАНАЛ.

Техническое решение относится к области гидротехнического строительства и предназначено для регулирования стока. На р. Амур существует проблемная территория. Согласно сведениям Амурского бассейнового водного управления Федерального агентства водных ресурсов, часть р. Амур расположена в пределах Среднеамурской низменности, протянувшейся от устья р. Сунгари до Комсомольска-на-Амуре на 650 км. Ширина низменности достигает 200 км (площадь 92,3 тыс.кв.км). В районе г. Комсомольск-на-Амуре существует Комсомольско-Киселевское сужение, пропускная способность реки существенно снижается и ниже по течению Амур течет единым врезанным руслом, а выше вода скапливается, сказывается эффект «бутылочного горла». В силу этих причин происходит подтапливание паводковыми водами, оставаясь на Среднеамурской пойме до 168 дней в году, покрывая при этом от 70% до 90% ее территории; а это - май, июнь, июль, август, сентябрь, лучшие времена года, нанося ущерб сельскому хозяйству и народному хозяйству. С целью снижения пагубного воздействия паводкового подтопления населенных мест, чреватого затоплением, следует для увеличения стока организовать дополнительную протоку в виде обводного канала. Чтобы решить проблему, предлагается обводной канал верхнего уровня, сущность которого заключается в следующем: Обводной канал верхнего уровня, учитывающий существующее наличие Комсомольско-Киселевского сужения русла реки Амур и включающий сооруженное русло, параллельно образованное рядом с основным руслом реки путем выработки существующего горного гребня горной гряды (2), причем уровень выработки, а именно днище канала (4), выполнено на 15-20 метров выше меженного уровня реки Амур, соответствующего этому месту, но ниже уровня многоводья критического, и превышает ширину сужения реки. Изобретение позволяет исключить катастрофические наводнения. 7 ил.

1. Обводной канал верхнего уровня, учитывающий существующее наличие Комсомольско-Киселевского сужения русла реки Амур и включающий сооруженное русло, параллельно образованное рядом с основным руслом реки, путем выработки существующего горного гребня горной гряды, причем уровень выработки, а именно днище канала, выполнено на 15-20 метров выше меженного уровня реки Амур, соответствующего этому месту, но ниже уровня многоводья критического, и превышает ширину сужения реки.

2. Обводной канал по п. 1, отличающийся тем, что в дополнение на канале предусмотрена плотина, каскадно-ячеистого вида с откидывающимися шиберами, с придонными открытыми проемами на меженном уровне.