Полузапруда Советский патент 1984 года по МПК E02B3/00 

Изобретение относится к гидротехническому -строительству, в частност к полузапрудам, предназначенным для даощты земляных гидротехнических сооружений и берегов рек от размыва.

Известна нолузапруда, включающая массивные бетонные блоки fij .

Известна также полузапруда, включающая блоки, расположенные в русле водотока и последовательно соединенные между собой шарнирно 2J .

Недостатком известных полузапруд является малая интенсивность транспортирования наносов к защищаемому берегу.

Цель изобретения - повьшение эффективности работы полуаапруды путем увеличения знергогашения потока.

Указанная цель достигается тем, что в полузапруде, включающий блоки, расположенные в русле водотока и последовательно соединенные между собо шарнирно, блоки в плане имеют Х-образную форму и выполнены с наклонными боковыми гранями.

Блоки расположены параллельными рядами.

Блоки смежных рядов могут быть уложены основаниями вверх и смещены относительно друг друга в продольном направлении, а боковыми гранями сопряжены между собой.

Блоки полузапруды могут быть уложены на армирующий слой.

Ячейки, образованные блоками,засажены древесно-кустарниковой растительностью.

Древес но-кус тарниковая рас тит ельность высажена рядами, расположенными под углом к оси полузапруды.

На фиг. 1 изображена полузапруда, вид сверху; на фиг.2 - то же, со смещенйь&ш в продольном направлении и смежных рядах блоками, установленными основаниями вверх, вид сверху; на фиг.З - сечение А-А на фиг.1| на фиг.4 -, сечение Б-Б на фиг.2; на |фиг.5 - полузапруда с древесно-куста никовой растительностью а ячейках, образованных блоками; на фиг. 6 сечение В-В На фиг.5; на фиг.7 - эле мент полузапруды.

Полузапруда выполнена из отдельны блоков 1, установленных на дне реки параллельными рядами, Х-образной фор мы в плане со скошенными боковыми гранями 2 .

Для улучшения гибкости полузапруды блоки соединены меяаду собой посредством гибких связей 3. При этом Полузапруда имеет большую деформативность. Возникающие в процессе зксплуатации размывы основания не препятствуют нормальной работе полузапруды так как элементы блоков плавно проседают в воронку размьша и сохраняют свое назначение, причем конструкция сохраняет свое единство и целостност Разрыв одного соединения или разрушение одного злемента не влечет за собой разрушения полузапруды в целом что существенно важно при выполнении ремонтно-восстановительных работ после длительного.периода эксплуатации.

Боковые грани блоков 1 работают как клинообразное соединение, улучшая тем самым динамическую стойкость полузапруды, т.е. конструкция является более .амортизационной. Кроме того перевернутые блоки 1 предохраняют полузапруДу от подрыва и подноса ее вверх ДВ1ШУЩИМСЯ потоком и плавающи.ми телами, что существенно важно при наличии в потоке во время прохождения паводков пней, деревьев и т.д. Перевернутые блоки предотвращают деформацию полузапруды вверх, т„е. предохраняют вьшорачивание элементов и разрушение их в средней или корневой части сооружения. При возникновении подмыва под полузапрудой перевернутые блоки с подзлементным течением потока выполняют ту же роль, что и прямостоящие с вышепроходящими слоями, т.е. указанные блоки .способствуют гашению подэлементных- течений и закупорке образовавшихся вымоин твердым стоком. Кроме того, предлагаемое выполнение полузапруды увеличивает защитное свойство ее против вымыва заполнителя, так как перевернутые блоки образуют косые козырьки, являющиеся защитными удерживателями.

Элементы блоков смежных рядов смещены друг относительно друга в продольном направлении и боковыми гранями по длине стоек, сопряжены между собой, причем блоки смежных рядов уложены основанием вверх, что увеличивает прочность полузапруды вследствие более лучшей взаимосвязи блоков между собой.

Под элементы блоков уложен армирующий слой 4, вьтолненный, например, из сетчатого полотна, что обеспечивает большую надежность полузапруды и увеличивает устойчивость конструкции против разрушения. Армируювдй слой соединен с элементами блоков и служит элементом, увеличивающим проч кость конструкции на разрыв, при это сам он вьтолняет роль гибкого покрытия.

С целью повышения эффекта работы полузапруды, более мягкого ее влияни на проходящий .чер.ез нее поток, улучшения биологического состояния водотока и образования при укладке Х-образных блоков полые ячейки выпо.лнены с произрастающей древесно-кустарнико вой растительностью 5. Причем древесно-кустарниковая растительность высаживается рядами, расположенными под углом к оси полузапруды. Древесно-кустарииковая растительность улучшает энергогасительный процесс, так как гибкие ветви влайолюбивых пород кустарников (ивы, ольхи и др.) способствуют интенсивному дроблению потока, в особенности в придонной части его. При этом происходит активное отложение твердого стока с различной крупностью влекомых частиц. Задержание наносов особенно эффективно при большой густоте кустарников, имеющих повышенную гибкость ветвей, например на 2-3 г поросли. Кр;оме 1ТОГО, увеличивается надежность полузапруды, так как значительную часть энергии потока воспринимает на себя сам кустарник, уменьшая степень воздействия струй на самоконструкцию сооружения. Для улучшения процесса накопления отложений в прибереговой части полузапруды древесно-кустарниковая растительность высаживается рядами, расположенными под углом к течению потока.

Позициями 6 - 9 соответственно обозначены вихревые трубки потока, водный валец над блоками, веер рассеивания потока в нижнем бьефе, зигзагообразная траектория потока при прохождении его по блокам полузапруДЫ.

Полузапруда работает следующим образом.

Поток, напирая нижними слоями на боковые наклонные грани 2, начинает движение по ним в виде вихревых трубок 6 от торцовой части блоков 1 к их середине навстречу друг другу. При этом происходит захват вихревыми

трубками вышележащих слоев потока, гашение энергии и забор наносов, которые совместно с наносами, проходящими в трубах, транспортируются в центральную часть элементов. При схождении наносы перебрасываются через блок в сторону нижнего бьефа, где и осаждаются. При схождении движущихся навстречу друг другу вихревых трубок в месте их схождения на пересечении блоков 1 происходит вторичное интенсивное гашение энергии струй, образующее над блоками мощный водновихревой валец 7, который производит захват вьш1ележащих слоев потока, взаимодействует с ними и производит забор движущихся в нем твердых частиц. При переливе -через элементы с нижней их стороны вследствие выполнения, боковьк граней наклонными взаимно погашающиеся вихри мягко сопрягаются с основанием нижнего бьефа и растекаются в виде веера 8 рассеивания, имеющего форму сектора, с повышенной турбулентностью потока, который с вышепроходящими частями его. снова взаимодействует и снова производит забор наносов. Поскольку сектор рассеивания имеет направление по течению потока, то по мере удаления его от элементов данные скорости падают, как в расширяющихся известных конструкциях. Величина сектора рассеивания зависит от-угла схождения стоек, угла наклона боковых граней, высоты элементов блоков и первоначальной скорости проходящего над полузапрудой потока. Часть донных слоев потока не захватываетря вихревыми трубками и проходит по направлению общего ,его течения и вследствие выполнения элементов Х-образиой формы имеет зигзагообразную траекторию 9 движения, t уь1еньшая скорость течения потока, и

способствует дополнительному отложению твердого стока. Причем эта часть потока также взаимодействует с придонной частью его в секторе рассеивания и улучг ает осаждение твердьк частиц. Увеличение ширины полузапруды увеличивает дробление потока на ней, улучшая процесс гашения и осаждения наносов. Кроме того, указанный энергогасительньш процесс на последующих рядах элементов полузапр ды происходи более интенсивно, так как часть энергии нижних-слоев потока погашается предыдущими элементами. При выполнеНИИ предлагаемой конструкции над полу запрудой йозникает постоянно висячий елок потока в виде тела повьшенной турбулентности водно-вихревых валов, что способствует кроме активного забора твердого стока и равномерному его распределению за телом полузапруды. Кроме того, указанньп вал создает дЬполнительный гидравлический барьер общему течению потока, производя перераспределение его течения по руслу. Весь процесс происходит в пять ста дий: забор и транспортирование наносов в вихревых трубках с одновременным гашением энергии данных слоев потока; забор вихревыми трубками твердых частиц в вышележащих слоях потока, гашение энергии его и транспортирование их к месту загрузки; интенсивное гашение в водио-вихревом валу энергии потока от взаимодействия сходяпфпсся вихревых трубок и забор наносов, проходящих в вышележащих его слоях; активное осаждение наносов в секторе рассеивания и гашение энергни с проходящими над ними слоями потока; гашение энергии потока и осаждение наносов при зигзагообразном прохождении его через полузапруду. Весь процесс является единым, происходит одновременно, взаимно связан, при различном состоянии полузапруды будет обеспечиваться преобладание той или иной стадии. Сама посадка в ячейках древеснокустарниковой растительности значительно улучшает биологическое состояние водотока, приводит к более естественному его виду, спрсобствует интенсивному зарастанию прилегающей части русла деревьями, кустарниками, улучшает травяной покров на берегах. Предлагаемая конструкция полузапруды позволяет улучшить гидравли ческое состояние водотоков; повысить распределение отложения твердого стока в прибереговой части русла и уменьшить стоимость строительно-монтая(ных работ на 30-40%, а также эксплуатащ1онные издержки-в 2-3 раза.

1. ПОЛУЗАПРУДА, включакедая блоки, расположенные в русле водотока и последовательно соединенные между собой шарнирно, отличающая с я тем, что, с целью повышения эффективности работы путем увеличения энергогашения потока, блоки в плане имеют Х образную форму и выполнены с наклонными боковыми гранями. 2.Полузапруда по п. 1, о т л ичающаяся .тем, что блоки расположены параллельными рядами. 3.Полузапруда по п. 2, отличающаяся тем, что блоки смеж ных рядов .уложены основаниями вверх и смещены относительно друг друга в продольном направлении, а боковыми гранями сопряжены между собой. 4.Полузапруда по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что блоки уложены на армирующий слой. 5.Полузапруда по пп. 1 - 4, о тличающаяся тем, что ячейки, образованные блоками, засажены дресл весно-кустарниковойрастительностью. 6.Полузапруда по п. 5, о т л ичающаяся тем, что древеснокустарниковая растительность высажена рядами, расположенными под углом к оси полузапруды.

.1.1.1.1.Ы,.1.1.1.1.Ы,1.

А/

Фиг.2 А-А

,

(pui.3

1124080

s-s

.,.

f/ .

(Pui.fy

Ач

(pUi.S

/

иг. 7