Способ сохранения устойчивости русла при добыче нерудных строительных материалов

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано при разработке грунта вдоль береговой линии реки. Способ сохранения устойчивости русла при добыче нерудных строительных материалов включает перераспределение воды из взвесенесущего потока через прорезь, которую производят выборкой грунта в русле вдоль береговой линии. Прорезь выполняют прерывистой путем выборки грунта с интервалами, т.е. с чередованием выемок, которыми образуют застойные зоны, аккумулирующие влекомые и взвешенные наносы, и оставленных участков ненарушенного грунта, причем длина выемок и участков ненарушенного грунта составляет 0,3÷0,35 ширины русла. Изобретение обеспечивает сохранение стабильности и устойчивости русла за счет исключения переформирования структуры потока и сохранения равнорасходных плановых струй по ширине русла. В прерывистой прорези образуются застойные зоны, которые выполняют роль ловушек влекомых и взвешенных наносов, аккумулируют, заиливают и восстанавливают их в естественное состояние. Это позволяет в последующем вести разработку нерудных строительных материалов в том же месте, т.е. в оставленных участках ненарушенного грунта. 2 ил.

 

Способ сохранения устойчивости русла при добыче нерудных строительных материалов относится к гидротехнике.

Известно, что устойчивость русла на прямолинейных участках для мелкозернистых песчаных грунтов определяют по инварианту подобия М=Н(gB)^1/4/Q^1/2=const,

где Н (м) - средняя глубина потока,

В (м) - ширина русла поверху,

Q (м³/с) - расход потока,

g (м/с²) - ускорение свободного падения.

Значением находится в интервале 0,75<=М<=1,05 для мелкозернистых песчаных грунтов. Значение М больше 1,05 и меньше 0,75 образуют две области неустойчивости. Если М>0,9 - происходит заиление. Если М<0,9 - возможна эрозия дна русла.

Однако не рассмотрен случай сохранения устойчивости русла при разработке грунта вдоль береговой линии реки [К.В.Гришанин, Динамика русловых потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. стр.124...125, 274].

Наиболее близким по своей технической сущности является способ сохранения устойчивости русел, включающий сквозную прорезь вдоль береговой линии в целях улучшения судового хода для нужд пароходства, а также для добычи нерудных строительных материалов и намыва их на строительные и другие площадки до проектных отметок, расположенных на пойме и в русле реки [К.В.Гришанин, В.В.Дектярев, В.М.Селезнев. Водные пути, М.: Транспорт, 1986. стр.83...86].

Недостатком способа сохранения устойчивости русел, проложенной сквозной прорези в русле вдоль береговой линии, является переформирование структуры потока, изменение равнорасходных плановых струй по ширине русла, нарушающих стабильность и устойчивость русла.

Задачей настоящего изобретения является сохранение стабильности и устойчивости русла за счет исключения переформирования структуры потока и сохранения равнорасходных плановых струй по ширине русла.

Поставленная задача достигается тем, что способ сохранения устойчивости русла при добыче нерудных строительных материалов, включающий перераспределение воды из взвесенесущего потока через прорезь, которую производят выборкой грунта в русле вдоль береговой линии, при этом прорезь выполняют прерывистой, путем выборки грунта с интервалами, т.е. с чередованием выемок, которыми образуют застойные зоны, аккумулирющие влекомые и взвешенные наносы, и оставленных участков ненарушенного грунта, причем длина выемок и участков ненарушенного грунта составляет 0,3-0,35 ширины русла.

На фиг.1 - изображена схема прерывистой прорези, вид сверху.

На фиг.2 - продольный разрез А-А на фиг.1.

Способ сохранения устойчивости русла заключается в том, что в прерывистых прорезях в выемках 1 происходит уменьшение скорости воды с образованием застойных зон, которые не участвуют в движении основного потока и выполняют роль ловушек влекомых и взвешенных наносов и способствуют их заилению. Так как застойные зоны не участвуют в поступательном движении общего потока, принимая их за твердую поверхность, устойчивость и стабильность не нарушится. Выполнение выборки с большим интервалом 0,35 ширины русла нецелесообразно ввиду переформирования структуры потока в сторону прорези.

Это позволяет в последующем вести разработку нерудных строительных материалов в том же месте, т.е. в оставленных участках ненарушенного грунта 2.

Предлагаемый способ сохранения устойчивости русла осуществляют следующим образом.

Выбирают место устойчивого русла по инварианту подобия М.

Инвариант подобия М открывает возможность обоснованного выбора мест добычи нерудных строительных материалов.

Добычу производят методом гидромеханизации в русле - земснарядом вдоль береговой линии прерывистой, т.е. с чередованием выемок с оставлением участков ненарушенного грунта на расстоянии 0,3-0,35 ширины русла. Это позволяет сохранить стабильность и устойчивость русла за счет исключения переформирования структуры потока и сохранения равнорасходных плановых струй по ширине русла. Такой способ выборки грунта позволит сократить экономические затраты при транспортировке нерудных строительных материалов к местам потребления.

В прерывистой прорези образуются застойные зоны, которые выполняют роль ловушек влекомых и взвешенных наносов, аккумулируют и заиливают их, восстанавливают русло в естественное состояние. Это дает возможность в последующем вести добычу нерудных строительных материалов в том же месте, т.е. в оставленных участках ненарушенного грунта.

Предлагаемый способ прошел исследование в стеклянном лотке гидравлической лаборатории ОмГАУ. В гидравлической лаборатории в стеклянном лотке были проведены исследования для следующих длин прорезей: (0,2; 0,3; 0,35; 0,4)В, где, В - ширина лотка.

Анализ проведенных исследований позволил сделать следующие выводы: а) при длине прорези (0,3-0,35)В происходило интенсивное осаждение имитирующего материала;

б) при длине прорези (0,35 и более)В имитирующий материал не осаждался, а свободно проносился вниз по течению, т.е. прерывистая прорезь работала как сквозная.

В итоге, длина прорези равное (0,3-0,35)В является - оптимальной.

Объектом испытания явилось русло и дно р. Иртыша в районе моста имени 60-летия ВЛКСМ в г.Омске протяженностью 4 км. Для проведения натурных наблюдений и измерений была создана опорная сеть, которая позволила проводить регулярные измерения по гидрометрическим створам (два раза в год), для определения следующих характеристик: профиля дна, глубины потока, скорости движения воды и направления струй в русле на заданном участке.

Выборка грунта в исследуемом случае принципиально отличалась от ранее производимых, прорезь выполняют прерывистой, путем выборки грунта с интервалами, т.е. с чередованием выемок и участков ненарушенного грунта, причем длина выемок и участков ненарушенного грунта составляет (0,3-0,35) ширины русла.

В этом случае выемки остаются столь же инертными, непроточными, как лежащий грунт, т.е. выполняют роль отстойников, последующие замеры глубин показали интенсивное их заиление, особенно, вовремя прохождения паводка или руслоформирующего расхода.

Следовательно, она не изменила равнорасходных плановых струй по ширине потока, сохранила стабильность и устойчивость русла.

Ширина русла при руслоформирующем расходе - Q=700 м³/с составила В=300 м. Соответственно длины выемок и участков ненарушенного грунта составили по 100 м, т.е. 0,3-0,35 ширины русла.

Способ сохранения устойчивости русла при добыче нерудных строительных материалов, включающий перераспределение воды из взвесенесущего потока через прорезь, которую производят выборкой грунта в русле вдоль береговой линии, отличающийся тем, что прорезь выполняют прерывистой путем выборки грунта с интервалами, т.е. с чередованием выемок, которыми образуют застойные зоны, аккумулирующие влекомые и взвешенные наносы, и оставленных участков ненарушенного грунта, причем длина выемок и участков ненарушенного грунта составляет 0,3÷0,35 ширины русла.