УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПРОМЫВКИ ДРЕНАЖА НИЗКОНАПОРНЫХ ГРУНТОВЫХ ПЛОТИН
DEVICE OF AUTOMATIC ACTION TO WASH DRAIN OF LOW-HEAD SOIL DAMS

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для очистки дренажей от отложений.
Известен смотровой колодец (специальный промывной колодец), входящий в конструкцию дренажа, используемый для их гидравлической промывки (ТСН ЭК-97 МО. Нормирование и стандартизация. Территориальные строительные нормы. Технические правила и нормы строительства, эксплуатации и контроля работы сооружений систем водоотведения объектов малоэтажной застройки на территории Московской области. Утв. постановлением Правительства Московской области от 30.03.98 №28/9). Смотровой колодец наполняется водой из какого-либо источника (водопровод, водоем, ливневые или дренажные воды, водовозные машины и т.д.) и затем быстро опорожняется в промываемую дренажную сеть. Для этого выходящая из смотрового колодца дренажная труба оборудуется специальным клапаном, щитком или затвором, которые после наполнения колодца открываются (удаляются). Специальные промывные колодцы для удобства опорожнения оборудуются рычажными клапанами, которые открываются и закрываются с поверхности земли, или специальными сифонами, которые автоматически опорожняют колодец после его наполнения. Залпом сброшенная в дренаж вода размывает и транспортирует отложения к месту сброса из дренажной системы.
Недостатком аналога является то, что такие устройства в зависимости от их конструкции зачастую требуют организации дополнительных работ по очистке дренажа гидротехнического сооружения, привлечения людей и механизмов, доставки воды для создания промывного потока из каких-либо источников или наличия достаточного количества воды в самом дренаже для формирования промывного потока.
Известен самопромывной дренаж периодического действия, состоящий из водоприемной аккумулирующей емкости для накапливания промывных фильтрационных вод, оборудованной смотровым колодцем и подключенной автоматическим сливным устройством к смотровому дренажному колодцу промываемого дренажа, предназначенной для гидравлической промывки дренажа накапливающейся фильтрационной водой, расположенной в теле грунтовой плотины в зоне сезонного повышения поверхности депрессии, но вне зоны фильтрации железо- и марганецсодержащих вод, имеющей по своему периметру водоприемные отверстия для сбора фильтрационных вод, защищенные от заиления обратным фильтром и защитно-фильтрующим материалом (ПМ №90806, опубл. 20.01.2010 г.). Когда вода в аккумулирующей емкости достигает определенного уровня, срабатывает сифон, через который происходит быстрое опорожнение аккумулирующей емкости в смотровой дренажный колодец и гидравлическая промывка дренажа с удалением накопившихся отложений по трактам промываемого дренажа.
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является низкая ремонтопригодность обратного фильтра аккумулирующей емкости. Кроме того, в случае заиления верхового откоса грунтовой плотины возможно непрогнозируемое снижение уровней поверхности депрессии в теле плотины в зоне размещения аккумулирующей емкости. При этом емкость оказывается в безводной зоне и ее наполнение за счет фильтрационных вод становится невозможным.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении эффективности работы дренажных конструкций и срока их службы в условиях отложения в полости дренажа грунтовых и илистых частиц, а также нерастворимых соединений железа и марганца.
Для достижения указанного технического результата в устройстве автоматического действия для промывки дренажа низконапорных грунтовых плотин, включающем аккумулирующую емкость, оборудованную смотровым колодцем, к смотровому колодцу промываемого дренажа подключен самотечный водовод, имеющий противофильтрационные диафрагмы в зоне пересечения противофильтрационного элемента низконапорной грунтовой плотины и автоматически включающийся поплавковым клапаном, расположенным в аккумулирующей емкости, размещенной в верховом клине низконапорной грунтовой плотины перед противофильтрационным элементом и сопряженной через обратный клапан с верхним бьефом низконапорной грунтовой плотины горизонтальной водозаборной фильтрационной колонной, устроенной в зоне периодической форсировки уровня верхнего бьефа, состоящей из гильзы и засыпки с заданными фильтрационными свойствами и обеспечивающей заполнение аккумулирующей емкости водой в период подъема уровней верхнего бьефа.
Отличительными признаками предлагаемой конструкции промывки дренажа от указанного выше прототипа является подключение самотечного водовода к аккумулирующей емкости через поплавковый клапан и наличие обратного клапана в узле сопряжения горизонтальной водозаборной фильтрационной колонны с аккумулирующей емкостью, устройство горизонтальной водозаборной фильтрационной колонны в зоне периодической форсировки уровня верхнего бьефа.
форс
min
Благодаря наличию этих признаков при работе предлагаемого устройства обратный клапан в узле сопряжения водозаборной фильтрационной колонны с аккумулирующей емкостью препятствует оттоку воды из аккумулирующей емкости при понижении уровня в водохранилище до достижения сбросного уровня в емкости. Динамика колебаний уровня верхнего бьефа для гидротехнического сооружения принимается на этапе проектирования (максимальный УВБ и минимальный УВБ допустимые уровни, уровни вероятной обеспеченности), что позволяет определить отметку размещения водозаборной фильтрационной колонны, ее геометрические и фильтрационные характеристики, а также параметры аккумулирующей емкости, исходя из требуемой частоты промывки дренажа. Оборудование аккумулирующей емкости поплавковым клапаном обеспечивает автоматическую промывку дренажа, не требующую привлечения дополнительных людей и механизмов. Когда вода в аккумулирующей емкости достигает определенного уровня, поплавковый клапан срабатывает, происходит быстрое опорожнение аккумулирующей емкости через самотечный водовод в смотровой дренажный колодец и гидравлическая промывка дренажа. При этом частота промывки обеспечивает удаление из промываемого дренажа механических или хемогенных отложений уже на первичной стадии их формирования, когда они находятся еще в виде рыхло-пластичных образований. Подача воды в аккумулирующую емкость осуществляется по водозаборной фильтрационной колонне, представляющей собой фильтрующую засыпку с заданной водопроницаемостью, помещенную в гильзу (например, в металлическую или железобетонную трубу). Один конец водозаборной фильтрационной колонны выходит в верхний бьеф низконапорной грунтовой плотины, второй сопряжен с аккумулирующей емкостью через обратный клапан, препятствующий оттоку воды из аккумулирующей емкости в верхний бьеф в случае понижения уровня в водохранилище до достижения сбросного уровня в емкости.
Предлагаемое устройство автоматического действия для промывки дренажа низконапорных грунтовых плотин имеет ограничения, связанные со сложностью сброса промывных вод по самотечному водоводу с высоких отметок. В этом случае требуется оборудование самотечного водовода дополнительными перепадными колодцами, что значительно снизит технико-экономические показатели конструкции и ухудшит качество гидравлической промывки дренажа. Поэтому данное устройство может применяться только на низконапорных грунтовых плотинах с напором до 15 м.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежом, на котором показана схема устройства автоматического действия для промывки дренажа низконапорных грунтовых плотин.
Устройство автоматического действия для промывки дренажа содержит горизонтальную водозаборную фильтрационную колонну 1, размещенную в зоне периодической форсировки уровня верхнего бьефа 2, состоящую из гильзы 3 и фильтрующей засыпки 4, подающую воду из верхнего бьефа 2 низконапорной грунтовой плотины 5 через обратный клапан 6 в аккумулирующую емкость 7, снабженную смотровым колодцем 8 и поплавковым клапаном 9, срабатывающим при достижении уровня сработки 10 и сбрасывающим воду по самотечному водоводу 11, оборудованному в зоне пересечения противофильтрационного элемента плотины 12 противофильтрационными диафрагмами 13, в смотровой колодец промываемого дренажа 14.
Устройство автоматического действия для промывки дренажа низконапорных грунтовых плотин работает следующим образом.
При повышении уровня верхнего бьефа 2 вода по горизонтальной водозаборной фильтрующей колонне 1 через обратный клапан 6 поступает в аккумулирующую емкость 7, где при достижении уровня сработки 10 срабатывает поплавковый клапан 9 и вода автоматически сбрасывается по самотечному водоводу 11 в смотровой колодец промываемого дренажа 14, обеспечивая его гидравлическую промывку с удалением накопившихся отложений по трактам промываемого дренажа 14. Фильтрационная прочность противофильтрационного элемента 12 низконапорной грунтовой плотины 5 обеспечивается противофильтрационными диафрагмами 13. Накопление воды в аккумулирующей емкости 7 в случае понижения уровня верхнего бьефа 2 до достижения уровня сработки 10 в аккумулирующей емкости 7 обеспечивается обратным клапаном 6.
Предлагаемое устройство автоматического действия для промывки дренажа низконапорных грунтовых плотин позволяет существенно увеличить срок службы дренажа, снизить затраты на его эксплуатацию и повысить эффективность работы дренажных конструкций за счет предотвращения их заиления грунтовыми и илистыми частицами, а также нерастворимыми соединениями железа и марганца.