Грунтовая плотина с ядром или диафрагмой с фильтрующим водосбросом
Владельцы патента RU 2673163:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" (НИУ МГСУ) (RU)
Изобретение относится к гидротехнике, а именно к гидроузлам с грунтовыми плотинами. Целью изобретения является создание грунтовой плотины с центральным противофильтрационным устройством в виде диафрагмы или ядра с фильтрующим водосбросом. Грунтовая плотина включает верховую и низовую призмы из водопроницаемого материала и противофильтрационное устройство в виде диафрагмы или ядра из слабо- или водонепроницаемого материала. Отметка гребня противофильтрационного устройства на участке фильтрующего водосброса располагается ниже отметки гребня противофильтрационного устройства вне участка фильтрующего водосброса таким образом, чтобы обеспечить пропуск воды расчетного паводка. Обеспечивается возможность использования диафрагмы или ядра грунтовой плотины для организации пропуска расходов воды поверх их гребня, т.е. в качестве фильтрующего водосброса. Применение предлагаемой конструкции грунтовой плотины с фильтрующим водосбросом позволяет уменьшить стоимость гидроузла на 15-30% за счет отказа от берегового водосброса или его уменьшения. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к гидротехнике, а именно к гидроузлам с грунтовыми плотинами.
Наиболее близкой по существующим признакам является грунтовая плотина с боковыми призмами из горной массы и с диафрагмой, расположенной в центральной зоне плотины и выполняющей роль противофильтрационного устройства (Рассказов Л.Н., и др. Гидротехнические сооружения (речные). - М.: АСВ, 2011, ч. 1. - стр. 469, 471). Известны также патенты на конструкции каменно-насыпных плотин с диафрагмой, выполненной из различных материалов (патент №2470111 от 20.12.2012, патент №2460846 от 10.09.2012).
Во всех указанных конструкциях диафрагма выполняет функцию только противофильтрационного устройства, отметка гребня Д которого выше максимальной отметки уровня воды УВВ в водохранилище 8 (рис. 1).
Целью изобретения является создание грунтовой плотины с центральным противофильтрационным устройством в виде диафрагмы или ядра с фильтрующим водосбросом.
Цель достигается тем, что грунтовая плотина с противофильтрационным устройством в виде диафрагмы или ядра из слабо или водонепроницаемого материала, выполнена так, что отметка гребня противофильтрационного устройства на участке фильтрующего располагается ниже отметки гребня противофильтрационного устройства вне участка фильтрующего водосброса таким образом, чтобы обеспечить пропуск воды расчетного паводка. Таким образом, при изменении отметки уровня воды в водохранилище между отметками УВ и УВВ противофильтрационное устройство начинает выполнять еще и функцию фильтрующего водосброса.
С целью защиты гребня грунтового ядра на участке фильтрующего водосброса от контактного размыва фильтрующим потоком гребень ядра может быть выполнен с наклоном в сторону низовой призмы и покрыт обратным фильтром (рис. 2).
Гребень противофильтрационного устройства на участке фильтрующего водосброса по длине может иметь переменную отметку верха (рис. 4).
С целью увеличения пропускной способности фильтрующего водосброса верхняя часть диафрагмы может быть выполнена с уклоном в сторону водохранилища (рис. 5).
На чертежах изображена верхняя часть грунтовой плотины с фильтрующим водосбросом. На рис. 1 и рис. 5 изображены поперечные сечения грунтовой плотины с диафрагмой, на рис. 2 изображено поперечное сечение грунтовой плотины с ядром, а на рис. 3 и рис. 4 изображены продольные сечения грунтовой плотины на участке фильтрующего водосброса.
Плотина имеет верховую 1 и низовую 2 призмы из водопроницаемого грунта (горной массы, галечника и т.п.), противофильтрационное устройство из слабо или водонепроницаемого материала в виде диафрагмы 3 (рис. 1) или в виде ядра 4 с переходными зонами 5 по граням ядра и на гребне ядра 6 (рис. 2) с участком фильтрующего водосброса 7 с постоянной отметкой гребня противофильтрационного устройствана отметке УВ уровня воды в водохранилище 8 (рис. 3) и переменной отметкой гребня противофильтрационного устройстваот отметки УВ до отметки Д гребня противофильтрационного устройства вне зоны фильтрующего водосброса (рис. 4). Указана отметка воды в водохранилище УВ до начала перелива воды через гребень противофильтрационного устройства и максимальная отметка уровня УВВ, при которой фильтрующий водосброспропускает расчетный расход паводка, а также указана отметка верха противофильтрационного устройства Д вне зоны фильтрующего водосброса. Стрелками показано направление фильтрации воды 9. На рис. 5 показана конструкция фильтрующего водосброса с противофильтрационным устройством, верхняя часть которого 10 наклонена в сторону водохранилища 8.
Плотина с фильтрующим водосбросом работает следующим образом. При паводке уровень воды в водохранилище поднимается выше отметки УВ и вода на участке водосброса начинает переливаться через противофильтрационное устройствои поступать в низовую призму плотины, а далее выходить в русло реки. При дальнейшем подъеме уровня воды до отметки УВВ происходит включение в работу участков фильтрующего водосброса с отметками гребня противофильтрационного устройства выше УВ. При спаде паводка уровень воды в водохранилище снижается до отметки УВ, совпадающей с минимальной отметкой гребня противофильтрационного устройства на участке фильтрующего водосброса, что приводит к прекращению работы фильтрующего водосброса.
В прототипе отсутствует использование диафрагмы или ядра для организации пропуска расходов воды поверх их гребня, т.е. в качестве фильтрующего водосброса.
Применение предлагаемой конструкции грунтовой плотины с фильтрующим водосбросом позволяет уменьшить стоимость гидроузла на 15-30% за счет отказа от берегового водосброса или его уменьшения.
1. Грунтовая плотина, включающая верховую и низовую призмы из водопроницаемого материала и противофильтрационное устройство в виде диафрагмы или ядра из слабо или водонепроницаемого материала, отличающаяся тем, что отметка гребня противофильтрационного устройства на участке фильтрующего водосброса располагается ниже отметки гребня противофильтрационного устройства вне участка фильтрующего водосброса таким образом, чтобы обеспечить пропуск воды расчетного паводка.
2. Грунтовая плотина по п.1, отличающаяся тем, что гребень ядра выполнен с наклоном в сторону низовой призмы и покрыт обратным фильтром.
3. Грунтовая плотина по п.1, отличающаяся тем, что гребень противофильтрационного устройства на участке фильтрующего водосброса по длине имеет переменную отметку верха.
4. Грунтовая плотина по п.1, отличающаяся тем, что верхняя часть диафрагмы выполнена с уклоном в сторону водохранилища.
