Сквозное противоселевое сооружение



Сквозное противоселевое сооружение
Сквозное противоселевое сооружение
Сквозное противоселевое сооружение
Сквозное противоселевое сооружение

 


Владельцы патента RU 2562845:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "ВЫСОКОГОРНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ" (ФГБУ ВГИ) (RU)

Изобретение относится к области противоселевых сооружений и может быть применено для защиты от селевых потоков населенных пунктов, промышленных и гражданских сооружений. Сквозное противоселевое сооружение состоит из колонн. Колонны расположены в селевом русле и заделаны в его основание. Колоннада имеет в плане заостренно-выпуклую в верховую сторону селевого русла форму. В средней части русла расположена вершинная колонна. Высота колонн составляет не менее 3 м. Поперечное расстояние в свету между колоннами 1,5-3 м. Гребни соседних колонн соединены друг с другом жесткой связью. Обеспечивается повышение надежности за счет разрушения структуры селевого вала. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области противоселевых сооружений, а именно к области активных воздействий на селевые потоки с целью защиты от последних населенных пунктов, промышленных и гражданских сооружений, рекреационно-спортивных объектов и т.д.

Известно сквозное противоселевое сооружение (СПС) в виде сквозной ж/бетонной запруды, включающее ж/бетонные стойки, заделанные в основание селевого русла и расположенные в плане прямолинейно поперек последнего, причем бетонные стойки соединены между собой по высоте в поперечном направлении к руслу горизонтальными ж/бетонными балками (см., например, [1, стр. 259-261, рис. 75-77]).

Недостатком известного СПС является невысокая надежность его работы, обусловленная тем, что сооружение, выполненное прямолинейным поперек селевого русла, одномоментно и в полном объеме воспринимает всю энергию удара селевого вала потока. Кроме этого, горизонтальные ж/бетонные балки, соединяющие между собой вертикальные бетонные стойки по высоте сооружения в поперечном направлении к селевому руслу, препятствуют прохождению через сооружение не только крупных, но и средних (мелких) фракций селевой массы, создавая затор и дополнительную нагрузку на сооружение. В результате этого сооружение, как правило, разрушается (см., например, [1, стр. 261, рис. 77]).

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков (прототипом) является сквозное противоселевое сооружение в виде сквозной решетчатой плотины, включающее колонны, расположенные в селевом русле и заделанные в основание последнего (см. например, [2, стр. 100-101]).

Недостатком известного СПС является невысокая надежность его работы, обусловленная и тем, что сооружение, выполненное в плане прямолинейным поперек селевого русла, одномоментно и в полном объеме воспринимает всю энергию удара селевого вала потока. Кроме этого, горизонтальные железобетонные балки, соединяющие между собой колонны сквозной решетчатой пространственной конструкции по высоте в поперечном направлении к селевому руслу, препятствуют свободному проходу через сооружение не только крупных глыб, но и средних (мелких) фракций селевой массы. При этом у фронтальной части сооружения образуется затор с повышением дна селевого русла и созданием перепада высот в самом сооружении. Вследствие этого при сходе селей резко увеличивается одномоментное ударное разрушающее воздействие селевого вала на сооружение, что приводит, как правило, к его разрушению (см., например, [2, стр. 101]).

Техническим результатом от использования заявленного устройства является повышение надежности работы СПС за счет разрушения структуры селевого вала в результате поэтапного дифференцированного гашения энергии селевого потока.

Технический результат достигается тем, что в известном сквозном противоселевом сооружении, включающем колонны, расположенные в селевом русле и заделанные в его основание, согласно изобретению ряд колонн (колоннада) имеет в плане заостренное (либо выпуклое) в верховую сторону селевого русла очертание с вершинной колонной в средней части последнего, при этом высота колонн составляет не менее 3 м, а поперечное расстояние в свету между колоннами - 1,5-3,0 м, причем гребни соседних колонн соединены друг с другом жесткой связью.

Технический результат достигается и тем, что с низовой стороны от исходного ряда колонн (колоннады) соосно последнему выполнен второй ряд колонн (колоннада), колонны которого соединены по гребням друг с другом жесткой связью и с соосными колоннами исходного ряда колонн жесткими связями по высоте.

Технический результат достигается также и тем, что с верховой стороны от вершинной колонны соосно последней установлена одиночная колонна, соединенная с вершинной колонной жесткими связями по высоте.

Технический результат достигается и тем, что колонны колоннады выполнены из труб, заполненных бетоном с арматурным каркасом.

Технический результат достигается и тем, что колонны закреплены в основании на сваях.

Технический результат достигается и тем, что отметки гребней колонн возрастают от вершинной колонны к берегам селевого русла.

Предложенное техническое решение позволяет существенно повысить надежность работы СПС за счет разрушения структуры селевого вала в результате поэтапного дифференцированного гашения энергии селевого потока.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами (фиг. 1-4).

На фиг. 1 показано СПС в плане, включающее размещенный поперек селевого русла 1 исходный ряд колонн 2 (колоннаду), выполненный в плане заостренным (выпуклым) в верховую сторону селевого русла очертанием с вершинной колонной 3 в средней части последнего, причем гребни соседних колонн соединены друг с другом жесткой связью 4. Здесь же показана одиночная колонна 5, расположенная с верховой стороны от вершинной колонны 3 и соединенная с последней жесткими связями по высоте 6. Показан также селевой вал 7, движущийся по селевому руслу 1 между берегами 8.

На фиг. 2 показан продольный разрез A-A СПС по селевому руслу 1 с селевым валом 7, а также колонны 2, выполненные с возрастающими отметками гребней, соединенные друг с другом жесткой связью 4 и закрепленные в основании русла 9 на сваях 10. Показана также одиночная колонна 5, соосно соединенная с вершинной колонной 3 жесткими связями по высоте 6.

На фиг. 3, вид по B-B представлен вид СПС с верховой стороны селевого русла 1, в котором показаны колонны 2 с возрастающими отметками гребней, соединенные друг с другом по гребням жесткими связями 4 и закрепленные в основании 9 русла 1 на сваях 10, а также одиночная колонна 5.

На фиг. 4 показано плановое расположение СПС в селевом русле 1 с берегами 8, в котором выполнен второй ряд колонн 11 (колоннада), с жесткими связями 12 по гребням колонн и жесткими связями по высоте 13 с соосными колоннами 2 исходного ряда. Показан также селевой вал 7 с поэтапно разрушаемыми его участками 14 от воздействия на одиночную колонну 5 заостренной (в верховую сторону селевого русла) части колоннады СПС. Одиночная колонна 5 соосно соединена жесткой связью по высоте 6 с вершинной колонной 3 исходной колоннады.

Предлагаемая СПС работает следующим образом.

Во время схода селя по селевому руслу 1, представленному на фиг. 1-3, в передней части грязекаменного потока (плотностью до 2 т/м3 и более) формируется волна - селевой вал 7 высотой до 3-4 м и более. При этом скорость движения селевого вала может достигать до 8-10 м/с и более. Такой поток обладает огромной разрушительной силой и оказывает ударное динамическое воздействие большой мощности на встречающиеся на его пути препятствия, а также на берега 8 селевого русла 1. Такой селевой вал 7, двигаясь сплошным фронтом по ширине селевого русла 1 между берегами 8, в первую очередь воздействует на вершинную колонну 5 заостренного (либо выпуклого) в верховую сторону селевого русла 1 очертания, расположенную в средней части последнего. При этом на вершинную колонну 3 колоннады действует только малая часть от всей общей энергии селевого вала 7, поскольку соседние (боковые) участки селевого вала 7 продолжают движение по селевому руслу 1, еще не столкнувшись с нижерасположенными колоннами. Ударная же нагрузка (малая часть от всей энергии селевого вала 7), воспринятая вершинной колонной 3, мгновенно перераспределяется на все колонны 2 по правую и левую стороны колоннады, поскольку гребни соседних колонн 2 соединены друг с другом жесткой связью 4, которые в этот момент работают в основном на сжатие. Таким образом, на этом этапе вся колоннада воспринимает только ту малую часть от всей энергии селевого вала 7, которая воздействует в данный момент на вершинную колонну 3, и успешно гасит ее (поэтапно разрушаемые участки 14 селевого вала) за счет перераспределения нагрузки на все колонны 2 правой и левой сторон колоннады.

При последующем движении оставшегося фронта селевого вала 7 энергия его гасится аналогичным образом на нижерасположенных колоннах 2, то есть - поэтапно, дифференцированно и малыми долями, используя для этого устойчивость всей колоннады.

Кроме этого, расположение колонн 2 с поперечным расстоянием в свету между ними 1,5-3,0 м и выполнение их высотой не менее 3 м, а также соединение гребней соседних колонн 2 жесткой связью 4 позволяет пропустить через СПС наносоводную и средне (мелко) зернистую часть селевого вала 7 без образования затора, что также снижает энергию ударного воздействия селевого вала 7, непосредственно приходящуюся на отдельные колонны 2 и на всю колоннаду в целом.

Вторая колоннада (фиг. 4) с колоннами 11, соединенными по гребням друг с другом жесткими связями 12 и соосно с колоннами 2 исходного ряда колоннады жесткими связями по высоте 13, равномерно перераспределяет ударную нагрузку от селевого вала 7 на все колонны исходной и второй колоннад. Такие СПС необходимо размещать на селевых руслах с прогнозируемыми мощными селевыми потоками.

При наличии в СПС второй коллонады одиночная колонна 5, соединенная с вершинной колонной 3 первого ряда жесткой связью по высоте 5, опережающе воспринимает на себя первоначальное ударное воздействие селевого вала 7 с последующим перераспределением его на все опоры исходной и второй колоннад, что значительно снижает последующее воздействие селевого вала 7 на вершинную колонну 3 и на все остальные колонны 2 и колоны 11 коллонад.

Колонны 2 из труб, заполненные бетоном с арматурным каркасом, размещенные на сваях 10, обладают повышенной прочностью на ударные воздействия, изгиб и предотвращают возможный подмыв грунтов селевым потоком и надежно закрепляют колонны 2 в основании 9.

Колонны 2 с возрастающими отметками гребней от вершинной колонны 3 к берегам 8 предотвращают размыв берегов и селевого русла 1 при возможных частичных заторах СПС.

Предложенное техническое решение повышает надежность работы СПС за счет разрушения структуры селевого вала в результате поэтапного дифференцированного гашения энергии селевого потока.

Литература

1. Флейшман С.М. Сели. - Л., 1978. - 312 с.

2. Опасные природные процессы Северного Кавказа. - М., 2013. - 319 с. (ПРОТОТИП).

1. Сквозное противоселевое сооружение, включающее колонны, расположенные в селевом русле и заделанные в его основание, отличающееся тем, что ряд колонн - колоннада имеет в плане заостренно-выпуклое в верховую сторону селевого русла очертание с вершинной колонной в средней части последнего, при этом высота колонн составляет не менее 3 м, а поперечное расстояние в свету между колоннами - 1,5-3,0 м, причем гребни соседних колонн соединены друг с другом жесткой связью.

2. Сквозное противоселевое сооружение по п. 1, отличающееся тем, что с низовой стороны от исходного ряда колонн - колоннады соосно последней выполнен второй ряд колонн - колоннада, колонны которой соединены по гребням друг с другом жесткой связью и с соосными колоннами исходного ряда колонн жесткими связями по высоте.

3. Сквозное противоселевое соединение по п. 1, отличающееся тем, что с верховой стороны от вершинной колонны соосно последней установлена одиночная колонна, соединенная с вершинной колонной жесткими связями по высоте.

4. Сквозное противоселевое сооружение по п. 1, отличающееся тем, что колонны колоннады выполнены из труб, заполненных бетоном с арматурным каркасом.

5. Сквозное противоселевое сооружение по п. 1, отличающееся тем, что колонны закреплены в основании на сваях.

6. Сквозное противоселевое сооружение по п. 1, отличающееся тем, что отметки гребней колонн возрастают от вершинной колонны к берегам селевого русла.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения энергии нестационарных потоков. Гаситель энергии потока включает водобойный колодец 1, размещенный между водоводом 4 и отводящим каналом 5, и консольный делитель 6 потока, выполненный остроконечным с вогнутыми боковыми гранями 7 обтекателей.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, предназначенным для гашения энергии после водоводов в приемной камере. Гаситель энергии водного потока включает водовод 1, напорные трубопроводы 2, снабженные закручивающими устройствами 3.
Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды для открытых каналов. В канале-быстротоке 1 с облицованными стенками и днищем между продольными стенками 5 и 6 установлен вертикальный продольный потоконаправляющий элемент 4 в виде бычка с обтекателем 7 в нижней части.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам предотвращения овражной эрозии и гашения энергии падающего потока воды. В вершине оврага 1 расположен консольный подвесной перепад в виде широкого суживающего лотка 2.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а именно к конструкции гасителя энергии водного потока в концевых устройствах закрытых трубопроводах и туннельных водопропускных сооружений.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока в нижнем бьефе трубчатых водовыпусков и в концевых устройствах закрытых трубчатых туннельных водопропускных сооружений.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к каналам, используемым в составе гидроузлов и оросительных систем в качестве открытых водосбросных сооружений.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды в нижнем бьефе гидротехнического сооружения. Гаситель энергии потока включает горизонтальный участок водовода 1 и кольцевую камеру гашения 3.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения водного потока в различных водосбросных сооружениях. Цель изобретения - повышение эффективности работы в условиях переменных расходов воды.

Изобретение относится к гидротехническому строительству. Водосбросной канал содержит две составные части с симметричными парами откосов, верхнюю с заложением откосов m1 и донную с заложениями откосов m2, и треугольным основанием.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам борьбы с эрозией почвы на склонах и предотвращения роста оврагов и может быть использовано в качестве гидротехнического перепада. Способ включает размещение на вершине 1 подводящего лотка 2, соединенного выходным участком с верхней частью колодца 4. К колодцу 4 вплотную и последовательно устанавливают отводящие лотки 8, 9, 10 с камерами 11, 12, 13 с уменьшающейся в направлении дна оврага высотой. Нижнюю часть колодца 4 и установленные элементы гашения энергии, выполненные в виде камер 11, 12, 13, заглубляют в водопроницаемый слой 18. В нижних частях колодца 4 и камер 11, 12, 13 выполняют перфорацию 20. Отводящий лоток 8 снабжают щелевым отверстием 14, совпадающим с отметкой дна отводящего лотка 8. Посредством щелевого отверстия 14 колодец 4 сообщают с отводящим лотком 8 по течению потока. Верхнюю часть стенки 5 колодца 4 снабжают дополнительно изогнутым в сторону подводящего лотка 2 козырьком 7. Стенку отводящего лотка 8 снабжают отверстиями для впускных трубок 16. В колодце 4 и в отводящих камерах 11, 12, 13 устанавливают решетку 17 с продольными прорезями в сторону течения потока перед отводящими лотками 8, 9, 10. Стенку последнего отводящего лотка 10 соединяют с полиэтиленовой трубой 23, выполненной перфорированной в концевой ее части, и выводят в защитную подушку 26 в дне оврага, выполненную из трамбованного щебня. Повышается степень гашения энергии сбросного потока и снижается распространение волнового потока, что обеспечивает повышение надежности сооружения и срока службы водосборного устройства для защиты оврага от размыва. 1 ил.

Изобретение относится к области противоселевых сооружений, а именно к области активных воздействий на селевые потоки с целью защиты от последних населенных пунктов, промышленных и гражданских сооружений, рекреационно-спортивных объектов и т.д. Сооружение включает металлическую объемно-каркасную конструкцию, уложенную в селевом русле в произвольной форме под углом к направлению последнего. Края объемно-каркасной конструкции примыкают к обоим берегам селевого русла. Длина объемно-каркасной конструкции превышает ширину селевого русла. Противоселевое заторное сооружение содержит якорь, размещенный без крепления на берегу селевого русла, со стороны низового края объемно-каркасной конструкции. Низовой край объемно-каркасной конструкции соединен с якорем посредством гибкой связи, например канатом. Якорь может быть выполнен в виде массивного элемента из бетонных блоков, каменных глыб, поваленных деревьев или в виде удлиненного металлического объемно-каркасного элемента, уложенного вдоль берега русла. Объемно-каркасная конструкция и объемно-каркасный элемент снабжены монтажными креплениями для транспортировки их по воздуху вертолетом. Предлагаемая конструкция позволяет существенно повысить надежность работы противоселевого заторного сооружения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве вспомогательного водосброса в грунтовом подпорном сооружении для пропуска паводков редкой повторяемости при наличии в составе гидроузла основного водосброса. Резервный водосброс грунтовой плотины включает одну (по варианту 1) или несколько (по варианту 2) грунтовых размываемых вставок в виде секций 13, представляющих собой дамбу или плотину с отметкой верха, меньшей, чем у подпорного сооружения. Размываемая вставка выполнена в виде призмы трапецеидального сечения, расположенной в водопроводящей части резервного водосброса. По периметру трапецеидального сечения одной (по варианту 1) или нескольких (по варианту 2) секций 13, а также на верховом и низовом откосах устраивается защитное покрытие из полимерной геомембраны, которая заполняется в период строительства грунтом, аналогичным телу плотины. Для повышения эффективности сработки размываемых вставок при нескольких секциях 13 водосброса (по варианту 2) отметка верха размываемых вставок 6 устанавливается: для первой секции - на отметке ФПУ, для второй - на отметке (ФПУ-0,5 м), для третьей - на отметке (ФПУ-1,0 м) и так далее, обеспечивая последовательное включение в работу сначала последней секции, затем предпоследней и так далее. Основной водосброс 14 расположен в теле грунтовой плотины на отметке нормального подпорного уровня (НПУ). Технический результат заявленных вариантов резервного водосброса грунтового подпорного сооружения - безопасный пропуск паводка редкой повторяемости и предотвращение разрушения грунтового подпорного сооружения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано для гашения энергии потока воды в нижнем бьефе гидротехнического сооружения. Гаситель содержит водовод 1, кольцевую камеру гашения 3. Камера гашения 3 снабжена виброэкраном 8 с водопропускными окнами 9, стенка 10 которого по окружности загнута вверх. Виброэкран 8 размещен соосно впускному патрубку 2, установленному в конце водовода 1. Камера 3 содержит дополнительно экран 7 в виде тарелки, размещенной соосно виброэкрану 8, который выполнен сферической формы выпуклостью вверх. Дополнительный экран 7 дном жестко прикреплен к выступам-ограничителям 5 и 6. Корпус виброэкрана 8 и корпус дополнительного экрана 7 в центре своем имеют направляющие трубки 11 и 12, через которые пропущена свободно стойка 13 с пружиной 14. Стойка 13 выполнена в виде регулировочного винта с фиксаторами 15 и 16. Нижний конец стойки 13 зафиксирован гайкой 17, прикрепленной жестко к крестовине 18. В центре плоского дна 4 камеры 3 закреплен вертикальный выпускной патрубок 21, который размещен в сбросном коллекторе 22 с отводящим трубопроводом 23. Обеспечивается повышение диапазона эффективности и равномерности распределения удельных расходов по ширине камеры и снижения придонных скоростей в потоке. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам для гашения энергии водного потока. Гаситель энергии водного потока включает водобойный колодец 3, размещенный между подводящим 1 и отводящим 2 каналами, делитель потока 4, размещенный в конце подводящего канала 1 и разделяющий его на два равных открытых канала 5, 6, сопряженных с диффузорами 7, 8, выходное сечение которых сопрягается тангенциально с камерами 9, 10 спирального в плане очертания. Камеры 9, 10 имеют внутреннюю поверхность по форме усеченного конуса и установлены вертикально в колодце 3 консольно в местах соединения камер с диффузорами 7, 8. Камеры 9, 10 разделены между собой вертикальной стенкой 11 по длине колодца 3. Нижний торец стенки 11 снабжен горизонтальными полками 12, 13, установленными со стороны малых оснований усеченных конусов и перекрывающими среднюю часть площади колодца 3. Вертикальная стенка 11 закреплена к крышке колодца и к боковым стенкам обеих камер 9, 10 с двух сторон ее. Высота камер 9, 10 составляет не менее половины высоты колодца 3. Поток, выходя из камер 9, 10 через малое основание, взаимодействует с горизонтальными полками 12, 13, сначала расширяется, а затем соединяется в колодце 3 в общий поток и гасится в нем. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и надежности процесса гашения кинетической энергии разделенного потока за счет последующего соединения его в колодце, исключая локальные размывы в отводящем канале, чем обеспечивается достижение поставленной цели. 2 ил.
Наверх