Сооружение для защиты откосов от размыва Советский патент 1984 года по МПК E02B3/04 

ю

О)

ел

1. СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТКОСОВ ОТ РАЗМЫВА, включающее волноотбойную стенку с криволинейной лицевой поверхностью и козырьком, расположенную на гребне откоса, и наклонную плиту, установленную на пилонах и расположенную на откосе, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции сооружения и повышения его экономичности, оно снабжено растекателями, установленными на откосе на уровне уреза воды, причем плита расположена над ними с зазором. 2.Сооружение по п. 1, отличающееся тем, что растекатели расположены друг от друга на расстоянии, равном 2,1-2,7 их высоты. 3.Сооружение по пп. 1, 2, отличающееся тем, что плита установлена к поверхности откоса под углом . 4.Сооружение по пп. 1, 2, 3, отличаюg щееся тем, что зазор между плитой и растекателями равен 0,15-0,25 высоты растекателей.

фиг.1 Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к сооружениям для защиты верховых откосов от размыва. Известно сооружение для защиты откосов от размыва, включающее волноотбойную стенку с лицевой криволинейной поверхностью и козырьком, соединенную с железобетонной плитой, установленной на откосе 1 . Известно также сооружение для защиты откосов от размыва, включающее волноотбойную стенку с криволинейной лицевой поверхностью и козырьком, расположенную на гребне откоса, и наклонную плиту, установленную на пилонах и расположенную на откосе 2J. Недостатком известных сооружений является их высокая материалоемкость, обусловленная сложностью конструкции. Цель изобретения - упрощение конструкции сооружения и повыщение его экономичности. Поставленная цель достигается тем, что сооружение для защиты откосов от размыва, включающее волноотбойную стенку с криволинейной Лицевой поверхностью и козырьком, расположенную на гребне откоса, и наклонную плиту, установленную на пилонах и расположенную на откосе, снабжено растекателями, установленными на откосе на уровне уреза воды, причем плита р-асположена над ними с зазором. Кроме того, растекатели расположены друг от друга на расстоянии, paBHOivi 2,1 - 2,7 их высоты. Плита установлена к поверхности откоса под углом 40-54°. Зазор между плитой и растекателями равен 0,15-0,25 высоты растекателей. На фиг. 1 изображено сооружение, вид сверху (стенка разрезана); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. И на фиг. 3 - сооруижение при скате волны, продольный разрез; на фиг. 4 - то же, при накате волны. Сооружение для защиты верховых откосов включает волноотбойную стенку 1 с криволинейной лицевой поверхностью 2 и козырьком 3, установленную на гребне от коса 4. На низовом откосе 4 перед стенкой 1 под углом 40-54° к откосу установлена на пилонах 5 плита 6. Над растекателями 7, расположенными друг от друга на расстоянии 2,1-2,7 их высоты. Растекатели 7 установлены на уровне уреза 8 воды. Плита 6 расположена над растекателями 7 с зазором 9, равным 0,15-0,25 их высоты. Позициями 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и 21 соответственно обозначены: верховой поток; низовой поток; смещанный поток; слой воды до растекателя 7; слой воды за растекателем 7; верховой поток при скате волны; низовой поток при скате волны; зона пониженного давления при накате волны; зона высокого давления при накате волны; вихревая зона низкого давления при накате волны; вихревая зона пониженного давления при скате волны; зона высокого давления при скате вол;ы. Уменьщение расстояния между растекателями 7 менее 2,1 их высоты ведет к повышению динамической нагрузки на растекатели 7 вследствие возрастания сопротивления на пути волны, что требует усиления крепления, т. е. удорожание конструкции. Наоборот, при увеличении расстояния более 2,7 высоты растекателей 7 ухудщается эффект трансформации волнового процесса и эффективность гащения энергии волны Зазор между верщиной растекателя 7 и плитой 6, равный 0,2 высоты растекателя, является оптимальным. Уменьщение его ниже 0,15 или увеличение его выще 0,25 высоты растекателя 7 приводит соответственно к образованию больщих всплесков или снижает эффект работы устройства. При уменьщении угла наклона плиты менее 45° снижается эффективность гащения энергии волн. При увеличении наклона иты над растекателями возрастают динамические нагрузки, что ведет к необходимости усиления конструкции плиты и пилонов. При обратных углах наклона возникает усиление эффекта образования всплесков и дальность их перемещения в тыловую зону сооружения, поскольку плита в этом случае играет роль трамплина. Заглубление под уровень воды трансформирующего устройства как и расположение его выще уровня уреза воды снижают эффективность действия устройства. Дальность располо- Высота всплеска жения трансформиру- над парапетом ющего устройства от (в долях от выуреза воды (в частях соты растекатиyUl.-.Jti.J- f 1,1 ч --i - высоты волны + 1,8 h - 2,4 h Сооружение работает следующим образом. При накате волн набегающий поток трансформируется, встречая сопротивление встречной волны, и,, обрушиваясь на верховой откос дамбы, теряет запас кинетической энергии, превращаясь в волну перемещения. Волна перемещения на своем пути, сталкиваясь с преградой в виде наклонной плиты 6 ня пилонах 5, установленной с зазорами 9 над растекателями 7, теряет часть кинетической энергии на преодолевание сопротивления и одновременно расслаивается на два потока (верховой 10 и низовой 11). Верховой поток 10 при обтекании плиты 6 образует зону 17 пониженного давления с горизонтальной осью вращения. Низовой поток 11, вскатываясь по поверхности растекателей, расщепляется на три составные части струи, которые при соударении между собой и плитой 6 образуют вихревую область (зону 18 высокого давления). В зоне высокого, давления часть низового потока под влиянием непрерывно изменяющейся скорости диссипирует часть кинетической энергии, преодолевая сопротивление встречного течения предыдущего нЁката волны. Остальная часть низового потока 11 вытекает с больщой скоростью через зазор 9, скатывается по поверхности откоса 4 между растекателями и смещивается с верховым потоком 10. При этом поток теряет кинетическую энергию, преодолевая сопротивление поверхности откоса, вихревых зон 18 и 19 и также диссипируется встречным противотечением. Вихревая зона 19 низкого давления образуется за торцовой гранью растекателей при обтекании низовым потоком 11 граней. Далее смещанный поток 12 диссипирует часть кинетической энергии, преодолевая сопротивление встречного слоя 13 воды, скатывающегося с откоса 4. При соударении с волноотбойной стенкой 1 смещанный поток 12 теряет запас кинетической энергии и, скатываясь вниз с поверхности стенки 1, аккумулируется в слой 13 и 14 воды. Таким образом, при накате волны трансформация волнового процесса осуществляется в результате многоступенчатого гащения и диссипации кинетической энергии. При этом амплитудно-частотные характеристики волнового процесса изменяются до так, что время наката волн на верховой откос увеличивается, а высота наката волн уменьщается.

А-А

Фиг. 2 Трансформация волнового процесса продолжается так же при откатном течении потока, скатывающегося с верхового откоса слоя 13 воды. Скатывающийся с откоса поток 13 так же затрачивает свою энергию на преодоление сопротивлений плиты 6 на пилонах 5 и торцовых граней растекателей 7, от столкновения с которыми расслаивается на верховой 15 и низовой 16 потоки. Верховой поток 15, обтекая сверху плиту 6, образует вихревую зону 20 пониженного давления. Низовой поток 16, преодолевая сопротивление торцовых граней, образует зону 21 высокого давления, где под влиянием изменяющейся скорости вихревого течения устремляется через зазор между плитой и растекателями. Скатываясь с наклонной поверхности растекателей, низовой поток 16 смещивается с верховым потоком 15, теряя при этом запас кинетической энергии и скорость на преодоление сопротивления зоны 20 низкого давления. Далее смещанный поток, образуя волну ската, диссипирует свою энергию, преодолевая встречное течение последуюЩего наката волн 17. Таким образом, при скате волн с поверхности откоса трансформация волнового процесса осуществляется под влиянием процесса гашения Кг диссипации кинетической энергии, вследствие чего увеличивается период ската волны. Следовательно, трансформация волнового процесса при накате и скате волн в предлагаемом устройстве происходит в результате увеличения периода взаимодействия скатывающегося потока с волной перемещения на верховом откосе дамбы и соответственно вследствие изменения амплитудно-частотных характеристик набегающих Использование сооружения для защиты откосов от размыва позволяет эффективно погасить кинетическую энергию потока посредством простой и экономичной конструкции, тем самым защитив откос от размыва. 5 19 ФигЛ