Берегозащитное сооружение Советский патент 1992 года по МПК E02B3/12 

(Л

С

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к сооружениям, предназначенным для .защиты берегов рек, откосов оградительных и струенэправ- ляющих дамб, а также регулирования русловой деятельности рек. На опорах сооружения 1 размещены параллельными рядами плиты 2, верхняя грань которых выполнена скошенный как в продольном, так и поперечном сечениях. Плиты 2 расположены под углом к потоку, ориентированы скосами верхних граней в направлении верхнего бьефа и имеют в продольном 3 и поперечном 4 сечениях форму прямоуголь ной трапеции. При этом каждая плита 2 расположена на 2-х-опорах. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Фиг.1

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты берегов рек и откосов земляных гидротехнических сооружений от размывов, регулирования русловой деятельности потока, а также смешивания сточных вод.

Известны берегозащитные устройства, включающие опоры с размещенными на них щитами или плитами прямоугольной формы.

Недостаток данных устройств состоит в том, что прямоугольная форма щитов и плит не обеспечивает надежную работу сооружения и не создает благоприятную искусственную поперечную циркуляцию потока в начальный период паводка и подъема уровня воды. Именно в этот период возникают максимальные уклоны свободной поверхности воды, максимальные перепады уровней воды на сооружении и максимальные размывы грунта основания.

Известна берегозащитная опора, состоящая из отдельных бычков, расположенных на свайном основании и выполненных из Х-образно установленных в плане массивов прямоугольной формы, причем каналы между нижними массивами направлены в сторону защищаемого берега, а между верхними - в сторону русла.

Недостаток данной опоры заключается в том/что при подъеме уровня воды в начальный период возникновения паводка или при прохождении небольших паводков примерно 20-50% вероятности превышения, которые проходят почти ежегодно на предгорных участках рек. уровни воды не превышают отметку верха нижних массивов и весь поток будет направлен ими в сторону защищаемого берега и вызовет его размыв. При этом из работы будут выключены верхние массивы, что исключит создание в потоке за опорой искусственной поперечной циркуляции, усилит размыв основания сооружения и защищаемого берега и снизит надежность ее работы. Прямоугольная форма массивов обеспечивает расслоение потока и создание искусственной поперечной циркуляции лишь при совместном действии верхних и нижних массивов, что имеет место при высоких паводках, а отсутствие скоса верхних граней массивов не отклоняет поток от защищаемого берега и дна водотока при малых паводках и начале подъема паводка.

Цель изобретения - повышение надежности работы сооружения.

Указанная цель достигается тем, что в берегозащитном сооружении, включающем опоры с размещенными на них параллельными рядами плитами под углом к потоку, верхние грани плит выполнены скошенными как в продольном, так и в поперечном сечениях и ориентированы скосами верхних

граней в направлении верхнего бьефа с образованием между ними сквозных каналов в направлении защищаемого берега, при этом каждая плита установлена на двух опорах. Кроме того, плиты выполнены в про0 дольном и поперечном сечениях в виде прямоугольной трапеции.

Выполнение плит скошенными в продольном направлении и расположение их под углом к потоку обеспечивает расслое5 ние потока и создание искусственной поперечной циркуляции даже при небольших паводках 20-50% вероятности превышения и менее. Скос плит в поперечном направлении, используя трамплинирующий эффект,

0 обеспечивает отклонение потока в верхние слои, уменьшая тем самым силовое воздействие потока на дно водотока и способствует усилению искусственной поперечной циркуляции потока. Надежность работы со5 оружения повышается благодаря.расположению плит на двух опорах, заглубленных в грунт. Надежность сооружения в целом обеспечивается путем создания конструктивными элементами интенсивного гаше0 ния энергии потока, его перемешивание в нижнем бьефе и как следствие уменьшения размывов дна и берегов. Форма щитов и плит известных сооружений не позволяет создавать искусственную поперечную цир5 куляцию потока при начальном подъеме уровня воды в реке и паводках не более 20-50% вероятности превышения.

На фиг. 1 представлено предлагаемое берегозащитное сооружение, вид в плане:

0 на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на. фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1..

Берегозащитное сооружение включает опоры 1с размещенными на них параллельными рядами плитами 2. выполненными в

5 виде прямоугольной трапеции как в продольном, так и в поперечном сечениях. Причем скосы верхних боковых сторон плит 2 в продольном сечении 3 (фиг. 2) и поперечном сечении 4 (фиг. 3) ориентированы в сторону

0 верхнего бьефа с образованием между плит 2 сквозных каналов 5 (фиг. 1) в направлении защищаемого берега 6. Каждая плита 2 расположена на двух отдельных опорах 1. Берегозащитное сооружение работает

5 следующим образом.

При подходе потока к сооружению он разделяется на две части. Одна часть потока огибает сооружение в плане, а другая проходит через сооружение и над ним (фиг. 1). Причем донные струи из части потока, проходящей через сооружение, транспортируют донные насосы и направляются плитами.

2через сквозные каналы 5 к защищаемому берегу 6, где происходит отложение насосов., укрепляющее защищаемый берег (донные струи на фиг. 1 показаны пунктирными линиями). Струи из части потока, проходящей над сооружением, переливаясь через плиты 2 трапецеидальной формы, стремятся пройти по нормали к их осям, отклоняясь тем самым от защищаемого берега 6 (поверхностные струи показаны на фиг. 1 сплошными линиями). Причем склонение струй благодаря скосу плит в продольном сечении

3в сторону верхнего бьефа и их расположению под углом к потоку происходит при любом уровне воды в реке, не превышающем пятикратной высоты сооружения. Это обеспечивает расслоение потока, при котором поверхностные струи отклоняются в сторону русла реки, а донные - в сторону защищаемого берега и создает в потоке искусственную поперечную циркуляцию, благоприятствующую работе защищаемого берега.

При сходе струй с плит 2 происходит их резкое вертикальное расширение с образованием вихревых вальцов с горизонтальной осью вращения (фиг. 3) и направлением поступательного движения воды в вальцах в сторону защищаемого берега (фиг. 1).

Скос верхних граней плит 2 в поперечном Сечении 4 (фиг. 3) в направлении верхнего бьефа обеспечивает отклонение потока в его верхние слои, что способствует уменьшению силового воздействия потока на дно водотока, увеличению геометрических размеров вихревых вальцов за плитами 2, а следовательно, и интенсивности поступательного движения воды в вальцах, т.е. повышению из транспортирующей способности. Отклонение частоты потока в поверхностные слои приводит к более интенсивному гашению кинематической энергии потока в этой зоне, зоне повышенных скоростей и более полному ее переходу в потенциальную энергию, что дополнит тельно уменьшит скорости потока за плитами 2 и увеличит количество наносов 7, выпадающих в сквозных каналах 5 (фиг. 3). Эти наносы 7 захватываются донными струями в сквозных каналах 5 и транспортируются за пределы сооружения, где и происходит их накопление, укрепляющее защищаемый берег. Кроме того, вихревые вальцы в сквозных каналах 5 за плитами 2 благодаря массообмену между вальцом и транзитным потоком перехватывают часть взвешенных наносов из струй, проходящих над плитами 2, а также захватывают торцовой частью вальцов часть донных наносов, проходящих через сквозные каналы 5 и огибающих сооружение, и транспортируют их к защищаемому берегу, где они и откладыва- ются (позиция 7 на фиг. 2).

Поверхностные струи у крайней со стороны русла плиты 2. отклоняясь в сторону русла реки, соударяются с основной частью потока, огибающей голову сооружения, что

0 приводит к гашению кинематической энергии потока и ее переходу в потенциальную энергию потока, т.е. к повышению уровня воды в зоне соударения струй и уменьшению скоростей потока. Аналогичные явле5 ния происходят и на каждой из плит 2 берегозащитного сооружения. Причем на всех плитах 2 сооружения, кроме крайней со стороны русла реки, при гашении энергии части потока, проходящей через каналы 5,

0 путем соударения струй в качестве соударяющихся струй участвуют струи, проходящие над плитами 2 и отклоняющиеся в сторону русла реки, а также струи, беспрепятственно проходящие через коридоры 5 и не изме5 няющие в них своего направления. В целом это приводит к интенсивному гашению энергии потока, уменьшению скоростей потока за берегозащитным сооружением, его силового воздействия на дно водотока и от0 ложению наносов 7 за сооружением (фиг. 2), и следовательно, повышению надежности работы сооружения.

Выполнение плит в продольном и поперечном сечениях в виде прямоугольной тра5 пеции позволяет повысить технологичность их изготовления, надежность крепления к опорам, усилить трамплинирующий эффект при протекании потока над плитами и связанные с ним явления, а также обеспечить

0 искусственную поперечную циркуляцию при небольших паводках (20-50% вероятности превышения) и начале подъема воды в реке.

Расположение каждой плиты 2 на двух

5 опорах 1 повышает надежность их крепления и устойчивость сооружения в целом.

Применение предлагаемого сооружения обеспечит надежную работу конструкции при любых уровнях воды в реке, не

0 превышающих пятикратную высоту сооружения, и увеличит обьем наносов, отложившихся у защищаемого берега на 25-30% по сравнению с прототипом. При этом на 35- 40% уменьшится обьем материалов (сбор5 ный железобетон) и его стоимость, упростится конструкция сооружения и сроки ее возведения.

Формула-изобретения 1. Берегозащитное сооружение, включающее соединенные с установленными в

грунт опорами плиты, отличающееся тем. что. с целью повышения надежности работы, плиты установлены параллельными рядами под углом к потоку, а их верхние грани выполнены скошенными как в продольном, так и в поперечном сечениях и ориентированы скосами верхних граней в направлении верхнего бьефа с образованием между ними сквозных каналов в направлении защищаемого берега, при этом каждая плита установлена на двух опорах, в сквозных каналах размещены аналогичные основным дополнительные плиты, установленные на двух опорах смежных основным плит с образованием в плане зигзагообразного очертания, а скосы верхних граней доФиг. 2

0

полнительных плит ориентированы в сторону верхнего бьефа, кроме того, со стороны нижнего бьефа размещены плиты прямо угольного сечения, установленные на двух смежных опорах дополнительных плит с образованием карманов треугольной формы, верхняя грань основания которых выполнена скошенной в направлений верхнего бьефа, при этом скос основания карманов равен скосу основных и дополнительных плит в продольном направлении.

15 плиты в поперечном и продольном сечениях

выполнены в виде прямоугольной трапеции.

А-А

фи&.З