Осушительный канал в зоне вечной мерзлоты

 

Использование: в гидротехническом строительстве , в частности в конструкциях осушительного канала на участках с малой глубиной сезонного протаивания почвогрунтов. Сущность изобретения: осушительный канал выполнен из двух максимально приближенных друг к другу выемок с кавальерами грунта между ними. Устраивают кавальеры из сплошных пластов для повышения устойчивости откосов канала 1 здф-лы. 1 ил.

(19) КRЦ (11) (51) 5 Е02В11 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4952364/15 (22) 12.0591 (46) 15.1293 Бал. Na 45-46 (76) Ухов Николай Васильевич (54) ОСУШИТЕЛЬНЫЙ КАНАЛ В ЗОНЕ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ (57) Использование: в гидротехническом строительстве, в частности в конструкциях осушительного канала на участках с малой глубиной сезонного протаивания почвогрунтов. Сущность изобретения: осушительный канал выполнен из двух максимально приближенных друг к другу выемок с кавапьерами грунта между ними. Устраивают кавальеры из сплошных пластов дпя повышения устойчивости откосов канала 1 жф-лы,1 ил.

2004683

Изобретение относится к мелиорации земель в зоне вечной мерзлоты, в частности к конструкции осушительных каналов на участках с малой глубиной сезонного протаивания почвогрунтов.

Известен осушительный канал, включающий единичную лйнейную выемку с выравненными на осушаемой площади кавальерами грунта.

Строительство известного канала требует больших объемов земляных работ по перемещению грунта кавальеров от канала и его разравнивание в приканальной полосе осушаемой площади. Такой канал ограничен в применении и используется преимущественно для мелиорации участков под пахотные культуры, а для осушения сенокосов он не применим иэ-эа нарушения почвенно-растительного (дернового) слоя и его перекрытия грунтами кавальеров. Кроме того, известный осушительный канал в зоне вечной мерзлоты неэффективен иэ-эа дополнительного термического сопротивления грунта кавальеров, поэтому сезонное протаивание у каналов оказывается меньше, чем за пределами разравнивания грунта кавальеров на остальной осушаемой территории. Связанные с неравномерностью протаивания термокарстовые просадки поверхности на осушаемой территории приводят к образованию повышенной поверхности мерзлоты и участка, которые являются препятствием на пути движения поверхностных и грунтовых вод.

Наиболее близким к предлагаемому каналу является конструкция осушительного канала в зоне вечномерэлых грунтов, включающая единичную линейную выемку с кавальерами грунта по обе стороны бровки откоса канала, толщиной и шириной обеспечивающей сохранение почвогрунтов и нижней части кавальеров в многолетнемерэлом состоянии.

Канал известной конструкции имеет ограниченное применение и может использоваться только в качестве транспортирующего, а не осушиваемого,канала. Укаэанный недостаток обусловлен тем, что создание дополнительного теплоизолирующего слоя из грунта кавальеров эа бровкой откоса обусловливает поднятие верхнего горизонта мерзлых водоупорных грунтов выше уровня поверхности почвы, которые являются барьером на пути движения надмерэлотных и поверхностных вод в канале.

Таким образом. каналы известной конструкции в зоне вечной мерзлоты не осушают прилегающую к ним территорию, а наоборот, задерживая движение надмерзлотных и поверхностных вод мерзлотным барьером способствуют ее нереувлажнеbio.

Цель изобретения — повышение эффективности работы канала и его экологичности.

Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции осушительного канала, состоящего иэ единичной линейной выемки с кавальерами грунта вдоль нее па10 раллельно ей с максимальным приближением располагают другую линейную выемку, а кавальеры грунта располагают между выемками. Для уменьшения стоимости канала и повышения устойчивости его бортов каваль б еры устраивают иэ двух примыкающих друг к другу сплошных пластов. Сущностью предполагаемого изобретения является устранение препятствий в виде повышений поверхности участка и мерзлого водоупора

20 на пути движения соответственно поверхностных и надмерзлотных вод в осушительный канал. Для этого устраивают иэ двух максимально приближенных друг к другу линейных выемок с кавальерами грунта

25 между ними. Rpui такой конструкции обеспечивается беспрепятственное движение поверхностных и надмерзлотных вод с обеих сторон в осушительный канал, а также минимальное нарушение почвенно-раститель®0 ного слоя. Устройство кавальеров иэ сплошных пластов обеспечивает их большую устойчивость к размыву и сползанию грунта в осушительный канал.

Сопоставительный анализ заявленного 5 решения с прототипом показывает. что предложенный осушительный канал отличается от прототипа тем, что выполняют канал иэ двух максимально приближенных друг к другу выемок с кавальерами грунта из

40 сплошных пластов между ними. Благодаря такой конструкции повышается эффективность работы осушительного канала в зоне вечной мерзлоты и его экологичность. Т.О. вся заявленная совокупность существенных

45 признаков технического решения является новой flo сравнению с прототипом и соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнительный анализ заявленного решения на соответствие критерию иэобрете50 ния "положительный эффект" позволяет считать, что применение канала из двух линейных выемок с кавальерами грунта между ними по сравнению с прототипом более эффективно обеспечивает осушение территории

55 при меньшем нарушении почвенно-растительного слоя, что и предопределяет его экологичность. Т.о. достигается положительный эффект.

Анализ заявленного решения на соответствие критерию "существенные отличия"

2004683

20

50

55 показывает, что признак сохранения кавальеров вдоль каналов в.условиях развития многолетнемерзлых пород известен, однако функциональное назначение его противоположно. В известном техническом решении этот признак ограничивает поступление надмерзлотных и поверхностных вод в канал, и не создает условий для осушения территории.

Существенные признаки предлагаемой конструкции осушительного канала: устройство канала из двух максимально приближенных друг к другу выемок и расположение кавальеров между выемками не встречается в патентной и научно-технической литературе, что позволяет сделать вывод о том, что предполагаемое изобретение соответствует критерию "существенные отличия".

Дополнительный существенный признак — устройство кавальеров иэ двух примыкающих друг к другу сплошных пластов не является новым и используется при устройстве осушительных каналов например, вспашкой болотным плугом. Но в этом случае канал работает осушает территорию только со стороны противоположной кавальеру. Однако в совокупности с существенными признаками в особых условиях в зоне многолетней мерзлоты достигается добавочный эффект — повышение устойчивости бортов кавальеров расположенных между максимально приближенными друг к другу линейными выемками, На чертеже изображен осушительный канал.

Канал состоит из двух расположенных рядом выемок 2, вырытых на поверхности участка 1. Между ними расположены кавальеры вынутого грунта 3. Верхняя граница мерзлых водоупорных (водонепроницаемых) грунтов 4.

Осушительный канал работает следующим образом.

Избыточные воды по уклонам поверхности осушаемого участка 1 и мерзлых водонепроницаемых грунтов 4 беспрепятственно стекают в выемки 2 осушительного канала и отводятся с осушаемой территории.

В процессе эксплуатации вытаивание льда в льдистых многолетнемерзлых грунтах под дном в бортах выемок йриводят к термокарстовым просадкам в этих местах. В связи с чем грунты кавальеров будут использоваться для засыпки провалов и деформаций бортов выемок, что предотвратит термозроэионные процессы и разрушение выемок 2 канала.

Пример. В избыточно увлажненной зоне побережья Охотского моря Магаданской области на заболоченных сенокосных участках площадью в несколько гектаров проводится осушение участков с помощью открытых каналов, Мощность торфа на обеих участках около 0,4 м, подстилают торф, пески среднезернистые льдистые. Глубина сезонного протаивания почвогрунтов 0,5 м.

Оба участка в центральной части имеют особо выраженную тальвеговую ложбину стока.

На первом участке устраивают осушительный канал известной конструкции (аналог), а на втором и третьем — по предлагаемому техническому решению. На первом участке канавокопателем отрывают в конце летнего периода линейную выемку глубиной 0,5 м, а кавальеры вынутого при этом грунта перемещают и разравнивают в приканальной полосе, шириной до 40 м. При производстве земляных работ полностью или частично разрушается почвенно-растительный (дерновый) слой, что неблагоприятно сказывается на развитии луговых трав и приводит к необходимости повторного эалужения этого участка. В местах нарушения почвенно-растительного покрова развиваются термокарстовые просадки поверхности в которых застаиваются надмерзлотные и поверхностные воды. В связи с чем осушаемая территория эаболачивается, а выравнивание поверхности с засыпкой понижений требуют дополнительных объемов земляных работ, что приводит к растрачиванию почвенных ресурсов. На втором участке в конце лета отрывают линейную выемку путем перемещения бульдозером пласта почвогрунтов толщиной 0,5 м в наиболее пониженные места (тальвег), с одной стороны. затем к кавальеру от первой выемки вплотную или с перекрытием смещают аналогичным образом пласт почвогрунтов от устройства второй выемки. При этом осушительный канал состоит из двух параллельных друг другу линейных выемок трапецеидального поперечного сечения. Глубина выемок 0,5 м, расстояние между боковыми выемками

1,5 м. Кавальеры вынутого при отрывке грунта располагают между выемками, Такая конструкция канала позволяет с минимальными затратами на земляные работы при незначительном нарушении почвенно-растительного слоя (дернины) осушать сенокосы для обеспечения благоприятных условий роста трав и беспрепятственной уборки урожая. В дальнейшем иэ-за вытаивания льда в льдонасыщенных песках происходит самоуглубление и расширение линейных выемок. Полное или частичное перемещение пластов почвогрунтов на дно выемок приводит к затуханию термокарста и стабилизации дна и бортов канала. На третьем участке выполняют канал из

2004683 (66) Авторское свидетельство СССР

15 O 1063914, кл. Е 02 В 1/00, 1983.

Формула изобретения . двух выемок, расположенных параллельно

1, ОСущяТЕЯЬНЫИ МНАЛ В ЗОНЕ 20 одНа другой и Разделенных размещенны. ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ, включающий тран-: <<междуними«авальерами грунта, шею с кавальерами грунта вдоль нее, отли- 2. Канал no n.1, отличающийся тем, что,, чающийся тем, что, с целью повышения с целью снижения стоимости канала и поэффективности Работы канала И экономич-: вышения устойчивости его откосов, кавальности путем сохранения почвенно-Рас и- 25 еры выполнены иэ сплошных тельного слоя, траншея выполнена в виде., примыкающихдругкдругупластов.

Составитель Н. Ухов

Техред М.Моргентал

Корректор А. Мотыль

Редактор А. Зробок

Зякэз 3384

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Г!роизводственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ю двух линейных выемок с кавальерами в виде сплошного пласта между ними путем вспашки болотно-кустарниковым плугом с укладкой пласта на поверхность участка в тальвеге. Затем, с другой стороны производят вспашку болотно-кустарниковым плугом с укладкой кавальера в виде сйлошного пласта примыкающего к первому кавальеру, В этом случае обеспечивается при минимальном обьеме земляных работ и высокой производительности,- устойчйвость бортов линейных выемок канала и устойчивость к размыву кавэльеров, что говорит о повышении эффективности работы осушительного канала и его экологичности..

Предложенный осушительный канал в зоне вечной мерзлоты обеспечивает при минимальном. обьеме земляных работ высокую эффективность осушения. Кроме того, 5 предотвращается нарушение почвенно-растительного (дернового) слоя, а вместе с тем и развитие термокарстовых просадок поверхности. А при устройстве кэвальеров иэ . сплошных пластов примыкающих друг к

10 другу повышэется устойчивость бортов канала и возможность его ремонта с исполь. зованием этих же пластов.