Устройство для защиты песчаных пляжей от размыва



Устройство для защиты песчаных пляжей от размыва
Устройство для защиты песчаных пляжей от размыва
Устройство для защиты песчаных пляжей от размыва

 


Владельцы патента RU 2453651:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области прикладной экологии и может быть использовано для защиты песчаных пляжей от размыва при экстремальном воздействии ветровых волн водной поверхности. Предложенное устройство включает препятствие ячеистой конструкции на напорном откосе 8 песчаного пляжа и крепежные элементы. Ячеистую конструкцию выполняют из сетного полотна 2 с отрицательной плавучестью. При этом дополнительно к сетному полотну 2 со стороны набегающей волны 13 прикрепляют сплошную полосу 6 из водонепроницаемого материала с положительной плавучестью. Сплошную полосу 6 снабжают задерживающим воду элементом 7, который расположен по краю полосы 6. Крепежные элементы 1 и 5 соединяют с препятствием ячеистой конструкции гибкими связями 3 и 10. При этом ширину препятствия а определяют по формуле a=2h/sinα, где h - высота наката волны на напорный откос пляжа, α - угол наклона напорного откоса пляжа, причем ширина полосы b, высоту задерживающего воду элемента Н и длину гибких связей l выбирают с учетом следующих зависимостей: b=0,3a, H=b·sinα, l=0,5b, где а - ширина препятствия, α - угол наклона напорного откоса пляжа. Данное устройство позволяет повысить эффективность защиты песчаных пляжей от размыва. 3 ил.

 

Изобретение относится к области прикладной экологии и может быть использовано для защиты песчаных пляжей от размыва при экстремальном воздействии ветровых волн водной поверхности.

Известно устройство для наращивания пляжа, состоящее из препятствий ячеистой конструкции из гибкого плавучего материала, которые удерживаются на морском дне с помощью анкеров (патент США №4710057, МПК Е02В 3/04, НКИ 405-30, 1987. Изобретения стран мира. 1988 г., бюл. 39, вып. 82, с.37).

Недостатком устройства является его низкая эффективность, так как задержка песка происходит не только при перемещении с откатной волной при ее движении с берега, но и при действии накатной волны, направленной к берегу. Кроме того, конструкция устройства неустойчива к волновому воздействию, так как анкеры, удерживающие ее на морском дне, не защищены от воздействия обрушающейся прибойной волны.

Задачей изобретения является повышение эффективности устройства за счет создания возможности свободного перемещения песка при движении накатной волны и задержки его только при движении откатной волны, а также повышение устойчивости анкеров, удерживающих устройство на напорном откосе песчаного пляжа.

Для решения поставленной задачи в известном устройстве, включающем препятствие ячеистой конструкции на напорном откосе песчаного пляжа, удерживаемое крепежными элементами, предлагается препятствие ячеистой конструкции выполнить из сетного полотна с отрицательной плавучестью и дополнительно со стороны набегающей волны снабдить прикрепленной к сетному полотну сплошной полосой, выполненной из водонепроницаемого материала с положительной плавучестью и снабженной задерживающим воду элементом, расположенным по краю полосы, а крепежные элементы связать с препятствием гибкими связями, кроме того, ширину препятствия а определять по формуле а=2h/sinα, где h - высота наката волны на напорный откос пляжа, α - угол наклона напорного откоса пляжа. Ширину полосы b, высоту задерживающего воду элемента Н и длину гибких связей ℓ предлагается определять с учетом следующих зависимостей - b=0,3а, Н=b·sinα, ℓ=0,5b, где а - ширина препятствия, α - угол наклона напорного откоса пляжа.

Совокупность вышеперечисленных отличительных признаков, как показали проведенные испытания на морском пляже, обеспечивает возможность свободного перемещения песка при движении к берегу и задерживание его только при движении в обратном направлении, таким образом, пляж защищается от непосредственного воздействия обрушающейся волны и одновременно повышается устойчивость анкеров, удерживающих устройство на напорном откосе песчаного пляжа.

При высоте наката волны h и угле наклона напорного откоса пляжа α ширина напорного откоса составит 2h/sinα. Поэтому для защиты напорного откоса от размыва штормовыми волнами ширину препятствия а принимают равной ширине напорного откоса, т.е. а=2h/sinα. Обрушение буруна на напорный откос, как показывают наблюдения, происходит в нижней его трети, где и рекомендуется разместить полосу сплошного полотна, над которой формируется (при откате волны) прудок, который вместе с полосой сплошного полотна защищает напорный откос пляжа от динамического воздействия обрушающейся волны (буруна). Таким образом, b=0,3а. Высота задерживающего воду элемента принимается из условия, при котором уровень воды в прудке ограничивается элементом и краем полосы сплошного полотна со стороны берега (см. фиг.2), т.е. Н=b/sinα. Для исключения воздействия отдельных наиболее высоких волн верхние анкеры удаляют от края сетного полотна на расстояние, равное половине ширины полосы сплошного полотна, т.е. длину гибких связей предлагается принимать ℓ=0,5b. Целесообразность применения именно такой длины гибких связей подтверждена опытным путем.

Изобретение поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 показан фрагмент устройства, расположенного на напорном откосе песчаного пляжа;

- на фиг.2 - разрез по А-А после отката волны, перед обрушением буруна;

- на фиг.3 - разрез по А-А при накате разбившейся волны.

На чертежах приняты следующие обозначения:

1 - анкер верхний;

2 - сетное полотно;

3 - гибкая связь верхнего анкера;

4 - трос сетного полотна;

5 - анкер нижний;

6 - сплошная полоса, выполненная из водонепроницаемого материала с положительной плавучестью;

7 - задерживающий воду элемент;

8 - напорный откос песчаного пляжа;

9 - разбившаяся волна;

10 - гибкая упругая связь нижнего анкера;

11 - прудок;

12 - свободная поверхность воды в прудке;

13 - обрушающаяся прибойная волна;

14 - бурун, срывающийся с прибойной волны;

h - высота наката волны на напорный откос пляжа;

α - угол наклона напорного откоса пляжа;

a - ширина препятствия;

b - ширина сплошной полосы, выполненной из водонепроницаемого полотна;

H - высота задерживающего воду элемента;

ℓ - длина гибких связей.

Устройство работает следующим образом. На напорном откосе 8 (фиг.2) пляжа вдоль линии обрушения прибойной волны устанавливают анкеры 5 (фиг.1, фиг.3), которые соединяют гибкими упругими связями 10 с задерживающим воду элементом 7, закрепленном на крае полосы 6 из сплошного водонепроницаемого материала, соединенного с сетным полотном 2, закрепляемым со стороны суши верхним анкером 1 с помощью гибкой связи 3. При равной длине связей 10 и 3, расстояние между верхним анкером 1 и нижним анкером 5 принимают равным ширине препятствия - а. Бурун 14 (фиг.2), срывающийся с прибойной волны 13, обрушается в прудок 11, который возникает при откате волны над полотном 6, за счет задержки воды элементом 7, что исключает повреждение нижнего анкера 5. В разбившейся волне 9 (фиг.3) элемент 7 и полотно 6 всплывают и стряхивают прудок 11. Волна 9 проходит под полотном 6 и перемещается вверх по напорному откосу 8 пляжа, испытывая сопротивление сетного полотна 2. Затем волна останавливается и начинает откатываться с напорного откоса 8, увлекая за собой полотно 6 и элемент 7, а также сетное полотно 2, которое, располагаясь на напорном откосе 8, препятствует перемещению песка в направлении от берега. Удерживаемые гибкой связью 10 элемент 7 и полотно 6 опускаются на напорный откос 8, в результате чего образуется прудок 11, который при обрушении последующей волны защищает нижний анкер 5 от повреждения. Благодаря этому происходит не только намыв пляжа при экстремальном волновом воздействии, но и осуществляется защита пляжа от размыва, так как место обрушения волны 13 на напорный откос 8 пляжа защищено полотном 6 и слоем воды в прудке 11.

Пример конкретного исполнения устройства и его работы. Параметры устройства рассчитывались на волнение с высотой h=0,5 м наката волны на напорный откос с углом наклона α=8 градусов:

а=2h/sinα=2·0,5/0,14=7,1 м; b=0.3a=0,3·7,1=2,1 м;

H=b·sinα=2,1·0,14=0,29 м; ℓ=0,5·b=0,5·2,1≈1 м.

Фрагмент выполненного устройства представлял собой отрезок полосы полотна из прорезиненной с нижней стороны ткани, соединенный с отрезком равной длины сетного полотна с ячейками 4×4 см. Нижние анкеры выполнялись винтовыми с=25 мм (стержень) и 50 мм (ребра) длиной 0.5 м, верхние анкеры - деревянные колья длиной 0,3 м. Задерживающий воду элемент выполнялся в виде оболочки из плотного полиэтилена, вставленной в отбортованный, прошитый и проклеенный край полотна. В оболочку закачивался воздух под давлением 0,15 МПа. Сплошная полоса и сетное полотно крепились к анкерам связями, выполненными из синтетического жгута диаметром 8 мм. Испытание фрагмента при волнении до 6 баллов показало, что данное устройство надежно защищает пляж от размыва и накапливает песок на участке испытаний.

Устройство для защиты песчаного пляжа от размыва, включающее препятствие ячеистой конструкции на напорном откосе песчаного пляжа, удерживаемое крепежными элементами, отличающееся тем, что препятствие ячеистой конструкции выполнено из сетного полотна с отрицательной плавучестью и дополнительно со стороны набегающей волны снабжено прикрепленной к сетному полотну сплошной полосой, выполненной из водонепроницаемого материала с положительной плавучестью и снабженной задерживающим воду элементом, расположенным по краю полосы, а крепежные элементы связаны с препятствием гибкими связями, кроме того, ширина препятствия а определена по формуле a=2h/sinα, где h - высота наката волны на напорный откос пляжа, α - угол наклона напорного откоса пляжа, причем ширина полосы b, высота задерживающего воду элемента Н и длина гибких связей l выбраны с учетом следующих зависимостей - b=0,3a, H=b·sinα, l=0,5b, где а - ширина препятствия, α - угол наклона напорного откоса пляжа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидротехническому строительству берегозащитных сооружений. .

Изобретение относится к области аквакультуры и может быть использовано для поглощения энергии волн. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству песчаных пляжей путем намыва морских и речных берегов прибойными волнами. .

Изобретение относится к области охраны природной среды и может быть использовано при разработке и реализации природозащитных мероприятий для водных объектов: рек, озер, водохранилищ и других водоемов путем предотвращения попадания в них загрязняющих веществ.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, защищающим от паводковых разливов в чрезвычайных ситуациях. .

Изобретение относится к области гидротехнического строительства песчаных пляжей. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству водооградительных дамб для защиты населенных пунктов, сельскохозяйственных и промышленных объектов от затопления и подтопления при паводках, а также временных перемычек с целью отсечки воды в гидроканалах или водохранилищах при ведении строительных, монтажных и ремонтных работ.

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано в системах водоснабжения из поверхностных источников, где наблюдаются обычно колебания уровней воды в течение времени, например, в период паводков, межени.

Изобретение относится к гидротехническому строительству берегоукрепительных конструкций в размываемых руслах рек, каналов и других сооружений. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к инженерным сооружениям на реках и морях для защиты от наводнений. .

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано при защите песчаных пляжей от размыва прибойными волнами

Изобретение относится к строительству гидротехнических сооружений, используемых при ирригационных работах, благоустройстве рек, укреплении и защите склонов, возведении подпорных стен

Изобретение относится к войсковым оборонительным сооружениям и может использоваться в качестве ограждающих конструкций, применяемых при фортификационном оборудовании позиций и районов расположения войск, а также при строительстве различных защитных сооружений и заграждений, при строительстве гидротехнических сооружений и усилении откосов дорог

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при стабилизации склонов, подверженных воздействию подземных вод

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям и может быть использовано при защите песчаных пляжей от размыва прибойными волнами

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано для защиты поселений и различных сооружений на морских берегах от действия цунами, наводнений, штормов и ураганов в районах, подверженных указанным природным катаклизмам

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может использоваться для защиты населенных прибрежных территорий морей и океанов от ударного разрушительного воздействия волн цунами

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и предназначено для защиты берегов и восстановления прибрежных ландшафтов рек

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к строительству берегозащитных сооружений. Способ заключается в использовании устройства для предотвращения размыва береговой кромки. Устройство состоит из элементов, установленных с образованием раскосов и расположенных длинной стороной поперек движения потока. Элементы представляют собой сетные полотна, выполненные из гибкого материала, имеющего положительную плавучесть. Сетные полотна снабжены плавом в верхней части и грузом в нижней части и заглублены в береговую кромку с прикреплением ко дну шпильками, длина которых выбрана таким образом, чтобы исключить отрыв нижней кромки сетного полотна от дна при резком увеличении скорости потока, изменении его направления или резком увеличении уровня поверхности. Сетные полотна установлены рядами. Боковые сетные полотна, входящие в ряд, расходятся от центрального в противоположную сторону. Ряды сетных полотен выполнены различными по высоте для нахождения верхней кромки на поверхности воды и отслеживания профиля дна нижней кромки. Расстояние между рядами выбрано таким образом, что расстояние между соседними полотнами должно быть не менее двух высот сетного полотна в этой точке. За счет гибкости сетного полотна уменьшаются нагрузки на сооружение и места крепления. Предотвращается размыв береговой кромки и обеспечивается возможность образования новой береговой линии. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ защиты от волнового воздействия одиночного гидротехнического сооружения заключается в том, что набегающие на гидротехническое сооружение волны разводят по обе стороны вокруг сооружения путем создания расходящихся в обе стороны поперек направления волн горизонтальных приповерхностных течений, формирующихся плоскосимметричным всплывающим газожидкостным потоком, который создают в водной среде под набегающими волнами. Плоскость симметрии расположена в диаметральной плоскости сооружения и перпендикулярна движению волн. Расход газа, преимущественно воздуха, подбирают так, чтобы горизонтальная скорость приповерхностных течений газожидкостного потока была не менее 0,2 скорости набегающих волн. Зону, где формируют газожидкостный поток, располагают в указанной плоскости симметрии на расстоянии перед гидротехническим сооружением не ближе (0,3-0,5) ширины и не далее (1,5-2,0) длины гидротехнического сооружения. Длиной считается габарит сооружения по диаметральной плоскости в направлении волны, а шириной считается габарит по фронту волны. Газожидкостный поток создают на глубине не менее 0,6 амплитуды набегающей волны путем подачи под давлением в водную среду воздуха с образованием пузырьков. Устройство для осуществления способа включает средство отвода по обе стороны вокруг гидротехнического сооружения набегающих волн на основе использования газообразного вещества, преимущественно воздуха. Указанное средство выполнено в виде аэратора водной среды пузырьковыми воздушными включениями, состоящего из расположенной по диаметральной плоскости сооружения вдоль направления движения набегающих волн перфорированной трубки 1 и сообщенного с ней магистралью 2 источника повышенного давления воздуха 3. Длина трубки 1 составляет (1-1,5) длины гидротехнического сооружения, а отстояние ближнего от упомянутого сооружения торца трубки составляет (0,3-0,5) ширины сооружения. Трубка расположена погруженной под воду на глубину, равную не менее 0,6 амплитуды набегающей волны, считая от поверхности спокойной воды. Обеспечивается эффективная защита одиночного гидротехнического сооружения от силового воздействия набегающих на него волн. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх