Берегозащитное сооружение

Берегозащитное сооружение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к сооружениям , предназначенным для защиты берегов рек, откосов оградительных и струенаправляющих дамб, а также регулирования русловой деятельности рек. На опорах 1сооружения размещены паралелльными. рядами плиты 2, верхняя грань которых выполнена скошенной как в продольном 3, так и в поперечном 4 сечениях с образованием между плитами сквозных каналов 5 в направлении защищаемого берега. Каждая плита 2 расположена на Двух опорах. В сквозных каналах 5 размещены аналогичные основным дополнительные плиты 7, установленные на двух опорах смежных плит. 2с образованием в плане зигзагообразного очертания. Скосы верхних граней дополнительных плит 7 также ориентированы в сторону верхнего бьефа. Кроме того, основные и дополнительные плиты в продольном и поперечном сечениях выполнены в виде прямоугольной трапеции. 1 з.п.ф-лы, 9 ил. v fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)з Е 02 В 3/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 ф

l

/! д f

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4476210/15 (22) 23.08.88 (46) 15.04.92. Бюл. ЬЬ 14 (71) Украинский институт водного хозяйства (72) В.Д. Шуминский, Л.И. Нестерук и

И.А. Судыма . (53) 627.42 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 870570, кл. Е 02 В 3/12, 1981. (54) БЕРЕГОЗАЩИТНОЕ СООРУЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к гидротехниче-. ским сооружениям, в частности к сооружениям, предназначенным для защиты берегов рек, откосов оградительных и струенаправляющих дамб, а также регулирования русловой деятельности рек. На опорах Ж, 1726638 А1

1 сооружения размещены паралелльными рядами плиты 2, верхняя грань которых выполнена скошенной как в продольном 3, так и в поперечном 4 сечениях с образованием между плитами сквозных каналов 5 в направлении защищаемого берега. Каждая плита 2 расположена на двух опорах. В сквозных каналах 5 размещены аналогичные основным дополнительные плиты 7, установленные на двух опорах смежных плит.

2 с образованием в плане зигзагообразного очертания. Скосы верхних граней дополнительных плит 7 также ориентированы в сторону верхнего бьефа. Кроме того, основные и дополнительные плиты в продольном и поперечном сечениях выполнены в виде прямоугольной трапеции. 1 з.п.ф-лы, 9 ил.

1726638

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты берегов рек и откосов земляных гидротехнических сооружений от размывов, смешивания сточных вод, а также регулирования русловой деятельности рек, Известны берегозащитные устройства, включающие опоры с размещенными на них плитами или щитами прямоугольной формы.

Недостаток данных устройств состоит в том, что прямоугольная форма плит или массивов не позволяет достичь надежной работы сооружений и не создает благоприятную структуру потока, обеспечивающую пониженные скорости потока и его повышенное перемешивание в начальный период паводка и подъеме уровня воды, а также при небольших паводках примерно 20 — 50$ вероятности превышения, Именно в этот период возникают максимальные уклоны свободной поверхности воды, максимальные перепады уровней воды на сооружении и максимальные размывы грунта основания.

Известна продольная речная струенаправляющая дамба, включающая секции, выполненные из щитов,.установленных на опорах и соединенных между собой с образованием в плане ломаной линии и сквозных каналов между дном и нижней гранью щитов в секциях, Однако основной недостаток данной дамбы заключается в том, что при подъеме уровня воды в начальный период возникновения паводка или при прохождении небольших паводков примерно 20-50 вероятности превышения, которые проходят почти ежегодно на предгорных участках рек, уровни воды не превышают отметки нижней грани щита в просвете (сквозном канале) и весь поток направляется сквозными каналами в сторону защищаемого берега и вызывает его размыв. При этом из работы выключаются верхние щиты, что исключает создание в потоке за дамбой искусственной поперечной циркуляции, усиливает размыв основания сооружения и защищаемого берега, резко снижает степень смешивания сточных вод, и следовательно, надежность работы сооружения. Прямоугольная форма щитов обеспечивает расслоение потока и создание искусственной поперечной циркуляции лишь при совместном действии нижних и верхних щитов, что имеет место при высоких паводках редкой повторяемости примерно 5 вероятности превышения и менее, а отсутствие скоса верхних граней

35

45 сооружения. Форма плит известных берего50

5

30 щитов не позволяет отклонить поток от защищаемого дна водотока.

Цель изобретения — повышение надежности работы сооружения.

Укаэанная цель достигается тем, что в берегозащитном сооружении, включающем опоры с размещенными на них параллельными рядами плитами под углом к потоку. их верхние грани выполнены скошенными как в продольном, так и в поперечном сечениях и ориентированы скосами верхних граней в направлении верхнего бьефа с образованием между ними сквозных каналов в направлении защищаемого берега, при этом каждая плита размещена на двух опорах, а в сквозных каналах размещены аналогичные основным дополнительные плиты на двух опорах смежных плит с образованием в плане зигзагообразного очертания. Скосы верхних граней дополнительных плит ориентированы в сторону верхнего бьефа. Кроме того, основные и дополнительные плиты в продольном и поперечном сечениях выполнены в виде прямоугольной трапеции.

Выполнение плит скошенными в продольном. направлении в сторону верхнего бьефа и расположение их под углом к потоку обеспечивает расслоение потока и создание искусственной поперечной циркуляции вблизи защищаемого берега даже при небольших паводках 20.-50 вероятности превышения и менее. Скос плит в поперечном направлении, используя трамплинирующий эффект, обеспечивает отклонение потока в верхние слои, уменьшая тем самым силовое воздействие потока на дно водотока и способствует усилению искусственной поперечной циркуляции. Зигзагообразная форма сооружения в плане обеспечивает интенсивное гашение энергии потока и его перемешивание в нижнем бьефе. Это позволяет уменьшить размывы дна водотока, берегов и повысить надежность работы защитных сооружений не позволяет создавать искусственную поперечную циркуляцию потока при начальном подъеме уровня воды и паводках не более 20-50;(вероятности превышения.

На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое берегозащитное сооружение, вид в плане; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг.

1; на фиг,3-разрез Б-Б на фиг. 1: на фиг. 4 — конструкция основной плиты, вид сбоку; на фиг.5 — разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6— разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 7- конструкция дополнительной плиты, вид сбоку; на фиг. 8 — разрез Д-Д на фиг. 7; на фиг. 9 — разрез

Š— Е на фиг. 7.

1726638 берега. При сходе струй с плит 2 и 7 происходит их резкое вертикальное расширение с образованием вихревых вальцов с горизонтальной осью вращения и направлением

5 .поступательного движения воды. в вальцах вдоль плит 2 и 7 (фиг. 1). Это приаадит к тому, что векторы скоростей поступательного движения воды в зальцах за плитами 2 и

7 направлены навстречу друг к другу, исключая валец за ближайшей к берегу 6 плитой

2. В месте выхода маСс воды из вальцов, . направленных навстречу друг другу, происходит их соударение в придонном слое. что приводит к дополнительному гашению ки10 нематической энергии потока, его перемешиванию и отложению донных и взвешенных наносов 9, транспортируемых вихревыми зальцами, за: сооружением. Скос верхних граней плит 2 и 7 в поперечном сечении 4

20. (фиг. 3, 5 и 8) в направлении верхнего бьефа обеспечивает отклонение потока в его верхние слои, что способствует уменьшению силового воздействия потока на дно водотока, увеличению геометрических размеров вихревых взльцов за плитами 2 и 7, а следовательно, и интенсивности поступательного . движения воды в вальцах, т.е. повышению их транспортирующей способности. Отклонение части потока в поверхмостные слои

30 .приведет к более интенсивному гашению кинетической энергии потока в этой зоне, зоне повышенных скоростей, и более полному ее переходу в потенциальную энергию. что дополнительно уменьшит скорости потока эа плитами 2 и 7 и увеличит количество наносов 9. выпадающих за сооружением. Кроме того, вихревые вальцы зз плитами 2 и 7 благодаря массообмену между зальцами и транзитным потоком пе40 рехвзтывают часть взвешенных наносов из струй; проходящих мад плитами 2 и 7, а также захватывают торцовой частью 2 и 7, а донных наносов, огибающих сооружение (крайняя плита 2 со стороны русла реки).

45 Поверхностные струи у крайней со стороны русла плиты 2, отклоняясь в сторону русла реки, соударяются с основной частью потока, огибающей голову сооружения, что приводит к гашению кинетической энергии

50 потока в этой зоне и ее переходу в потенциальную, т.е. к повышению уровня воды, повышению надежности работы сооружения.

:лома оси сооружения со стороны верхнего

55 бьефа, будет происходить отложение нано.. сов 10, которые со временем примут очерта, ние скосов верхних граней блоков 2 и 7 в дольном сечении 3. Это приводит к соанию трамплинов ломаного очертания в ане, которые благодаря их трзмплинирускоростей течения за сооружением. В це- про лом это создает благоприятную структуру зд лотока для диа аодотока и защищаемого. . ол

Еерегозащитное сооружение включает опоры 1 с размецекными на них пзралелльными рядами плащ Я; выполненные в вйде прямоугольной:трапецйи как в продольном, так и.в пдперечном сечении (фиг. 1). Причем скосы верхних боковых сторон плит 2 в продольном сечении 3 (фиг. 2 и 3) и поперечном сечении 4 (фиг. 3) ориентированы в сторону . верхнего бьефа с образованием между плит

2 сквозных камалов 5(фиг. 1) в направлении защищаемого берега 6. Каждая плита 2 рас, положена на двух опарах 1, В сквозных каналах 5 рэзмещены аналогичные основным дополнительные плиты 7, установленные ма двух опорах смежных плит 2 (фиг. 4-6) с образованием в плане зигзагообразного очертания оси сооружения 8 (фиг. 1). Скосы верхних граней дополнительных плит 7 ориентированы в сторону верхнего бьефа. Основные плиты 2 и дополнительные 7 в продольном и в поперечном сечениях выполнены в виде прямоугольной трапеции (фиг; 4-9).

Берегоззщитное сооружение работает следующим образом.

При подходе потока к сооружению он разделяется на две части. Одна часть потока огибает сооружение е плане, а другая прохоАНТ над ним (фиг. 1). Причем донные струи иэ части потока, проходящей через сооружение у защищаемого берега 6, транспортируют донные наносы и направляют их в ближайшей к защищаемому берегу 6 плитой

2 к берегу 6, где и происходит отложение (донные струи ма фиг. 1 показаны пунктирными линиями). Струи из части потока, про. ходящей над сооружением, переливаясь через плиты трапецеидальной формы (основные 2 и дополнительные.7). стремятся пройти по нормали..к их осям (оси сооружения 8), отклоняясь тем самым от первоначального .направления (поверхностмые струи показаны на фиг. 1 сплошными линиями). Причем склонение струй благодаря скосу плит 2 и в продольном сечении 3 в сторону верхнего бьефа и их расположевию под углом к потоку происходит при любом уровне воды в реке, не превышающей пятикратной.высоты сооружения (результаты лабораторных исследований конструкции, проведенные в УИИВХ). Благодаря ломаному очертанию оси сооружения 8 в плане это приводит к взаимному отклонению струй и их соударемию в мижнем бьефе по всей длине сооружения. интенсивному перемешивзнию потока и гашению кинетйчгеской энергии потока. уменьшению

При работе сооружения в местах пере1726638 ющему эффекту. дополнительно отклоняют поток от защищаемого дна водотока в верхние слои потока. При этом дополнительно повышается интенсивность гашения кинематической энергии потока и уменьшается 5 силовое воздействие потока на дно нижнего бьефа.

Выполнение плит в продольном и поперечном сечениях в виде прямоугольной трапеции позволяет повысить технологичность 10 их изготовления, надежность крепления к опорам, усилить трамплинирующий эффект при протекании потока над плитами и связанные с ним явления, а также обеспечить надежную работу сооружения при неболь- 15 ших паводках 20-507 вероятности превышения и начале подъема воды.в реке.

Расположение плит на опорах 1 повышает надежность их крепления и устойчивость сооружения в целом. 20

Применение предлагаемого сооружения обеспечит надежную работу конструкции при любых уровнях воды в реке, не превышающих пятикратную высоту сооружения, и увеличит объем наносов. отложив- 25 шихся у защищаемого берега на 25-357ь по сравнению с прототипом. При этом на 3035$ уменьшается объем материалов (сборный железобетон) и его стоимость, упростится конструкция сооружения и сроки ее возведения.

Формула изобретения

1, Берегозащитное сооружение, включающее соединенные с установленными в грунт опорамиплиты,отличающееся тем.что, с целью повышения надежности работы, плиты установлены параллельными рядами под углом к потоку, а их верхние грани выполнены скошенными как в продольном, так и в поперечном сечениях и ориентированы скосами верхних граней в направлении верхнего бьефа с образованием между ними сквозных каналов в направлении защищаемого берега, при этом каждая плита установлена на двух опорах, а в сквозных каналах размещены аналогичные основным дополнительные плиты. установленные на двух опорах смежных плит с образованием в плане зигзагообразного очертания, кроме того. скосы верхних граней дополнительных плит ориентированы в сторону верхнего бьефа.

2, Сооружение поп.1, отл и ч а ю ще ес я тем, что основные и дополнительные. плиты в продольном и поперечном сечениях выполнены в виде прямоугольной трапеции.

1726638

b-0

Щиг. Ю

Фиг. 6

Риг. Ф

Риг5

Д-Ф (Риг.8

Фиг. У

Составитель Е.Ефимова

Техред М,Моргентал Корректор С.Шевкун

Редактор Ю.Середа

Заказ 1255 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101