Берегозащитная шпора Советский патент 1984 года по МПК E02B3/02 

i

БЕРЕГОЗАЩИТНАЯ ШПОРА, включающая массивы с образованными в них коридорами, отличающаяся тем, что, с целью повышения энергогашения, она снабжена вертикальными щитами, установленными на оси вращения с возможностью поворота на 90° в сторону берега, причем щит имеет напорную емкость и сливное отверстие, а ось вращения укреплена в стенках коридоров и расположена между центром тяжести щита и центром тяжести емкости при уровне верхнего бьефа, превыщающем верхнюю грань щита.

ОО

сд

со

77777777777

Изобрет{ г1ие относится к гидротехнике, к гидротехническим сооружениям, применяемым для регулирования рек, защиты речных и морских берегов, защиты нефте-, газо- и других трубопроводов, уложенных в подводном состоянии, защиты портовых, водозаборных и прочих сооружений, в частности к устройствам типа полузапруд, запруд, волноломов, берегозащитных шпор.

Известна берегозащитная шпора, состоящая из массивов, каждый из которых выполнен расширяющимся по направлению к голове шпоры, а коридоры между массивами выполнены постоянного сечения 1.

Известна также берегозащитная шпора, включающая массивы с образованными в них коридорами 2.

Недостатком указанных шпор является то, что при прохождении волны паводка водный поток переливается через шпору с повышенными скоростями, а также с перепадом уровней воды перед шпорой и за ней, ведущим к возникновению гидравлического прыжка, что ухудшает эффективность функционирования сооружения в изменяющихся условиях протекания водного потока и его составной части - твердого стока.

Цель изобретения - повыщение энергогащения берегозащитной ш.поры.

Цель достигается тем, что берегозащитная шпора снабжена вртикальными щитами, установленными на оси вращения с возможностью поворота на 90° в сторону берега, причем щит имеет напорную емкость и сливное отверстие, а ось вращения укреплена в стенках коридоров и расположена между центром тяжести щита и центром тяжести емкости при уровне верхнего бьефа, превыщающем верхнюю грань щита.

На фиг. 1 изображена берегозащитная щпора, вид в плане; на фиг. 2 - разрез на фиг. 1, с вертикально стоящим щитом; на фиг. 3 - то же, с лежащим щитом.

Берегозащитная шпора состоит из массивов 1 с образованными в них коридорами 2. В стенках 3 коридоров закреплены стержни 4, являющиеся осями, на которых установлены щиты 5, на напорных плоскостях которых выполнены емкости 6 со сливными отверстиями 7. Для фиксации горизонтального положения щитов 5 в стенках 3 коридоров 2 имеются выступы 8. Центр а сквозного отверстия под стержень 4 расположен выше центра тяжести щита б и ниже точки в - центра тяжести воды, заполняющей емкость 6, и точки г - приложения горизонтальной составляющей давления воды верхнего бьефа на щит при уровне воды верхнего бьефа,, достигающем верхней грани щита. Причем сумма моментов сил, приложенных в точках виг, опрокидывающих шлт, больше момента силы тяжести щита, удерживающего щит вертикально, при поднятии уровня воды выще верхней грани щита.

Вертикальная ось шпоры для ее наиболее эффективной работы расположена перпендикулярно потоку. Шпору устанавливают ниже уровня воды. Дно 9 коридоров 2 располагают выше дна реки, либо вровень

с дном реки.

Берегозащитная шпора работает следующим образом.

При низких горизонтах воды (см. фиг. 2) щиты 5 под действием собственного веса

0 занимают вертикальное п южение, перекрывая коридоры 2, и поток во,ы обходит тело щпоры, либо протекает над стенками 3 коридоров 2 (при отметке их верха ниже отметок верхней грани вертикально стоящих щитов 5) и в неплотностях под щитами 5.

5 Пр1 подъеме уровня воды выще верха щитов 5 происходит их автоматическое открытие: под действием горизонтальной составляющей давления воды в верхнем бьефе и веса воды, заполняющей в момент откры тия емкости 6, щиты 5 занимают горизонтальное положение и шпора начинает работать при уменьшенной своей высоте с увеличенной пропускной способностью (см. фиг. 3). Таким образом, происходит перераспределение водных масс в месте установки

шпоры при более выгодных условиях прохождения воды, перелив через шпору потоков паводковых вод в коридорах над щитами и влекомых водой наносов в коридорах 2 под щитами 5, причем в нижнем бьефе энергию струй потоков, проходящих над щитами 5,

0 гасят струи потоков, проходящие под щитами, снижая силовое воздействие воды на дно. В нижнем бьефе щпоры образуется донная водоворотная зона (валец) с направлением донных струй в сторону шпоры, что способствует отложению наносов у

ее основания и повышению тем самым устойчивости щпоры. Ниже водоворотной зоны образуется область пониженных скоростей течения, где также происходит аккумуляция наносрв. Расположение дна коридоQ ров 2 выше дна русла стабилизирует гидравлическую структуру потока во времени, обеспечивая снижение размывов дна нижнего бьефа.

На спаде паводка уровень воды в нижнем бьефе достигает порога отверстий 7 емкостей 6 щитов 5. Емкости 6 опорожняются и щиты 5 занимают вертикальное положение, перекрь1вая сечения коридоров 2.

Отметка верха стенок 3 коридоров 2 может быть менее или равна отметке верхней Q грани щитов 5 в закрытом их положении, либо превышать уровень верхней .грани щитов 5 в закрытом их положении, а также может быть переменна по длине щпоры.

Предлагаемая конструкция щпоры может быть выполнена из сборных железобетонных 5 элементов. При этом массивы могут быть пустотелыми в виде колодцев, которые до уровня щитов заполняются местными материалами.

Применение такой конструкции шпоры возможно для регулирования жидкого и твердого стока в условиях рек горно-предгорной зоны с интенсивным движением наносов.

Эффективность воздействия предлагаемой берегозаШитной шпоры на поток выше применяемых в настояш,ее время свайных, шпунтовых и других конструкций. Применение щитов, открытие которых осуществляется подъемом воды, возможно в качестве

затворов-автоматов. Такая конструкция эффективна при защите нефтепроводов и других трубопроводов, уложенных по дну реки, портовых и иных сооружений на реках, водохранилищах и в береговой зоне морей, для аккумуляции наносов, поступающих с выщележащих участков реки, либо перемещаемых течением вдоль морского берега, а также в качестве запруды, полузапруды, либо волнолома при защите берега и сооружений, располагаемых в зоне ветровых волн.