Устройство для задерживания твердых включений потока Советский патент 1984 года по МПК E02B3/02 E01F7/00 

г S:

. V7)

(Л

А

го ел

4;

fpus.l

Изобретейие относится к гидротехнике, а более конкретно к технологии противоселевых мероприятий, и может использоваться как средство борьбы с русловыми селевыми потоками, преимущественно водогрязекаменными, для целей защиты берегов от эрозии, спрямления русел и т.п.

Известны способы борьбы с селями путем возведения в селевых руслах сквозных противоселевых сооружений, которые задерживая крупнообломочные включения - валуны, камни, глыбы, уменьщают разрушительную силу селевых потоков.

Известно противоселевое устройство, выполненное в виде вертикальной стенки со сквозными каналами для прохождения воды и мелкофракционных включений, напорная грань выполнена ступенчатой, причем вертикальная часть каждой ступени выполнена криволинейной и наклонена в сторону, противоположную движению потока 1.

Однако известная конструкция требует больщих затрат строительных материалов, так как должна обладать необходимой прочностью, чтобы противостоять силовому Напот ру движущегося потока, в том числе ударному воздействию массивных включений.

Известна запруда для перехвата крупных наносов на горных водотоках, выполненная для повышения эксплуатационной надежности сооружения путем придания ей свойств податливости к деформациям основания и ударному воздействию крупных включений грязекаменного потока из продольных цилиндрических элементов, например из труб, заглушенных со стороны нижнего бьефа и заполненных грунтом 2.

Недостатком является то, что указанное сооружение недолговечно, так как цилиндрические элементы - трубы могут быть один за другим унесены потоком.

Известно также устройство для задержания твердых включений потока, выполненное в виде водопропускных прибрежных запруд 3.

Недостатком является то, что указанное устройство не обеспечивает защиту берегов русел от аэродирования, что способствует вовлечению нового материала в поток, увеличивающего его энергию. Это, как известно, происходит потому, что при движении большой массы крупных камней поверхность потока зачастую становится выпуклой и более крупный материал постепенно отжимается к берегам, где вначале может отклады ваться, а затем вновь увлекаться очередным валом. В местах изгиба русел берега подвергаются усиленным воздействиям каменных включений, которые под действием центробежной силы приобретают дополнительную скорость, увеличивая эродируемость береговой линии селевого русла. Поскольку же крупнообломочные включения движутся хаотически, что способствует повышению турбулизации потока, и как следствие, более

интенсивному разрушению берегов, то это может приводить к изменению направления русел и обходу возведенных противоселевых сооружений, увеличивая селевую опасность. Поэтому наряду с обычными противоселевыми сооружениями приходится производить дорогостояшие берегоукрепительные работы, затрачивая на них от 200 и более тыс. руб. на 1 км береговой линии.

Целью изобретения - повышение эффективности работы устройства при задержании селей.

Указанная цель достигается тем, что запруды образованы участком береговой линии и водопропускным ограждающим элементом в виде стенки, установленной в потоке преимущественно по линии спрямления русла, между которыми в нижнем бъефе выполнен створ с размером, меньщим размера задерживаемых включений.

На фиг. 1 показана часть транзитной зоны селевого русла с противоселевыми соору жениями - каскадом запруд - карманов, общий вид; на фиг. 2 и 3 - соответственно сечения А-А и Б-Б на фиг. 1.

Основу каждого отдельного сооружения составляет ограждающий элемент, выполненный либо в виде сборномонолитной стенки 1, имеющей сквозные каналы 2, либо в виде системы установленных с зазором друг с другом опор-свай 3, устанавливаемый в селевом русле у берегов, в частности на участках а-а, в-в, с-с, образуя запруды0 карманы, своего рода ловушки для захвата (сепарации) из потока крупнообломочных включений - валунов, камней, глыб.

Со стороны нижнего бъефа 4 ограждающие элементы образуют с береговой линией створы 5, в области которых для исключения размывания (эродирования) берега облицовывают защитными экранами 6. Для увеличения вместимости запруд в их дне целесообразно устраивать углубления 7.

Опоры 3 для пов-ышения прочности ог0 раждающих элементов соединяют друг с другом по меньщей мере одним силовым элементом, например балкой 8, которые образуют решетчатый ограждающий пространственный элемент.

В отсутствии селя, когда по руслу течет 5 только вода (например, при паводках), ограждающие элементы стенки 1 и опоры 3 играют функцию гасителей энергии водотока

При попадании в водоток рыхлообломочной массы, содержащей крупнообломочные Q включения, в процессе ее переноса, т.е. при возникновении водогрязекаменного селевого потока, стенки 1 и опоры 3 будут задерживать крупнообломочные включения в запрудах, а жидкотекучая фаза, проходя через каналь 2, зазоры между опорами 3 и створы 5 5, будет терять свою энергию, уменьшая разрушительную силу потока.

Для повышения эффективности в русле перед запрудами устраивают направляющие водопропускные стенки (йе показаны), отклоняющие крупные включения потока к берегам в запруды, в результате чего резко уменьшается проходимый ими путь и попутное вовлечение в поток новой селевой массы. Поскольку ограждающие элементы - стенки запруд установлены не поперек потока, как в известных сооружениях, а вдоль него (с небольщим отклонением от линии тока), то они практически будут находиться в состоянии динамического равновесия, поскольку с боковых сторон испытывают примерно равные динамические нагрузки от набегающего потока. Поэтому при их возведснии jaii ainDaci -n „.c,.f.,.c..,c., -..,.. дении затрачивается меньше материала, чем на обычные противоселевые сооружения, воепринимающие лобовую нагрузку. По мере заполнения запруд-карманов обломочным материалом зона контакта набегающего потока с берегом уменьшается, следовательно снижается степень его эродируемости и пополнения потока селевой массой и происходит постепенное спрямление русла.по пунктирной линии. После прохождения селя задержанный в запрудах крупнообломочный материал, особенно камни, могут быть извлечены и использованы в качестве строительного материала для местных нужд. Там же, где берега подтверждены сильной эродируемости, задержанный материал целесообразно закрепить, например, бетонированием. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет уменьшить энергию селевых поТОКОВ без перегораживания русла, сочетая в себе селезащитные функции с берегоукрепительными и руслоспрямляющими, что резко снижает расходы стройматериалов и затрат на противоселевые мероприят.ия.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДЕРЖИВАНИЯ ТВЕРДЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ ПОТОКА, выполненное в виде водопропускных прибрежных запруд, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройству при задержании селей, запруды образованы участком береговой линии и водопропускным ограждающим элементом в виде стенки, установленной в потоке преимущественно по линии спрямления русла, между которыми в нижнем бъефе выполнен створ с размером, меньшим размера задерживаемых включений.