ПРОТИВОПАВОДКОВАЯ ГРУНТОВАЯ ДАМБА
FLOOD-PROOF SOIL DAM

Изобретение относится к водоподпорным гидротехническим сооружениям и предназначено для защиты населенных пунктов от паводковых наводнений при разливе рек. Изобретение может быть также использовано для защиты морских побережий от ветровых нагонов.
Существующие методы защиты от паводков включают строительство грунтовых или бетонных дамб с креплением откосов от размывов, иногда с противофильтрационной защитой в виде экранов или диафрагмы из противофильтрационных материалов. Аналогичные сооружения строятся для защиты побережий от ветровых нагонов.
Общим недостатком таких сооружений является больших объем грунта и бетона, требуемый при строительстве. Кроме того они занимают значительные полезные площади заселенных территорий.
Известно устройство защиты от паводковых наводнений в виде дамбы -запруды, выполненной из бетона с отверстиями, предназначенными для сброса воды во время паводка (патент RU №2116401, МПК Е02В 3/02, опубл. 27.07.1998).
Недостатком дамбы является высокая стоимость и сложность строительства.
Известна конструкция противопаводковой дамбы трапецеидального сечения с со шпунтом в качестве водонепроницаемого ядра в центре дамбы и плитами или каменной наброской со стороны воды (см. кн. Гришина М.М. «Гидротехнические сооружения» - М: Госстройиздат, 1962. - С 314, рис. 13-1в).
Недостатком дамбы является большой расход металла на устройство шпунтового сооружения, недостаточная защита территории от фильтрационных вод.
Из известных устройств наиболее близким аналогом заявляемого изобретения (прототипом) является противопаводковая грунтовая дамба по патенту RU №141832, МПК Е02В 3/04, опубл. 20.06.2014. Дамба выполнена из грунта с двумя откосами и водонепроницаемым глиняным ядром в центре, при этом на откосе, обращенном к воде, размещен защитный экран из водонепроницаемого гибкого и прочного материала, например, стеклоткани, прижатый к грунту сверху и снизу железобетонными брусами.
Благодаря уклону экранируемой стороны снижается давление на дамбу движущегося водного потока и набегающей волны. Фильтруемая внутрь дамбы вода задерживается глиняным ядром от выхода на защищаемую территорию, а проникающий небольшой объем воды по обратному фильтру собирается в водосборнике.
Дамба обеспечивает надежную защиту территории от паводковых вод и их фильтрацию на защищаемую территорию. Но при этом строительство дамбы требует значительных объемов грунта и кроме того отнимает большие полезные площади.
Предлагаемое решение позволяет сократить объем строительного материала и уменьшить площадь территории, отводимой под строительство сооружения.
Для решения проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в противопаводковой грунтовой дамбе, содержащей также как и прототип, защитный экран, водосборник с обратным фильтром и гибкий водонепроницаемый материал, прижатый к верхней кромке дамбы, обращенной к акватории, железобетонным брусом, в отличие от прототипа, защитный экран выполнен в виде вертикально установленной стенки из пластикового шпунта, примыкающей к поверхности дамбы, обращенной к акватории, а гибкий водонепроницаемый материал заанкерен в теле дамбы, при этом его нижний конец прижат грунтом и размещен под обратным фильтром, расположенным в нижней части внешнего откоса дамбы, в свою очередь водосборник организован в низине защищаемой территории и соединен с акваторией трубопроводом с задвижкой.
Сущность изобретения заключается в том, что поверхность грунтовой дамбы, обращенная к акватории, защищается от паводковых потоков вертикальной стенкой из пластикового шпунта, а в тело дамбы «по диагонали» закладывается гибкий водонепроницаемый материал, при этом нижняя часть внешнего откоса дамбы примыкает к водоему (водосбору), выполненному на наиболее низком участке защищаемой территории. Это позволяет сократить объем грунтового материала при сооружении дамбы, и вместе с тем обеспечить высокую степень ее устойчивости и противофильтрационной прочности. Устойчивость дамбы обеспечивается натяжением гибкого водонепроницаемого материала, пригруженного грунтовой засыпкой. Материал выполняет также роль противофильтрационного экрана, препятствуя выходу фильтрующих вод на внешний откос грунтовой насыпи и направляя фильтрующую воду в дренаж и затем в водосборник. Таким образом, предлагаемое решение обеспечивает надежную защиту береговой территории от паводковых вод и в то же время защиту самой дамбы от разрушения водой и плывущими предметами.
Сопоставление предлагаемого устройства и его прототипа показало, что задача - сокращения объема строительного материала при возведении дамбы и уменьшения площади территории, отводимой под строительство сооружения, решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию «новизна».
В свою очередь, проведенный информационный поиск в области гидротехнических сооружений не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии способа критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения поясняется чертежом, где
на фиг. 1 представлен план защищаемой территории,
на фиг. 2 разрез I-I дамбы,
на фиг. 3 разрез II-II по водовыпуску.
Предлагаемое устройство выполнено следующим образом.
Для защиты береговой территории 1 вдоль акватории в районе предполагаемых затоплений строится защитная дамба 2. На наиболее низком участке строится водоем (водосборник) 3 с трубопроводом 4 для сбора фильтрующих через дамбу вод и атмосферных осадков, выпадающих на территорию 1. В сопряжении водоема 3 с трубопроводом 4 устанавливается задвижка 5.
Дамба 2 содержит шпунтовую стенку 6, железобетонный брус 7 и гибкий водонепроницаемый материал 8, верхняя кромка которой прижата железобетонным брусом 7, а нижняя примыкает к дренажу 9. На материал 8 уложена грунтовая насыпь 10. Устойчивость стенки 6 обеспечивается натяжением материала 8, размещенного в теле дамбы. Натяжение материала рассчитывается по формуле: Т=P⋅R, где Р - нагрузка от веса грунта; R - радиус кривизны из уложенного в грунт материала. При выборе материала 8 рекомендуется использовать геосинтетическую ткань Геоспан ТН 100 с прочностью 100 кН/м.
Материал 8 выполняет также роль противофильтрационного экрана, препятствуя выходу фильтрующих вод на откос грунтовой насыпи 10 и направляя фильтрующую воду в дренаж 9. По дренажу 9 фильтрующая вода поступает в водосборник 3, где она скапливается и после прохождения паводка выпускается в акваторию, для чего открывается задвижка 10.
Для сооружения стенки 6 рекомендуется использовать поливинилхлоридный шпунт марки «Монблан» с ромбической формой замкового соединения.
Предлагаемая конструкция разработана специалистами кафедры Гидротехнических сооружений, конструкций и гидравлики ФГБОУ ВПО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала СО. Макарова» в составе научно-исследовательской работы. Были произведены расчеты, показавшие возможность использования дамбы в составе схемы защиты г. Крымска и других населенных пунктов Кавказа и Приморского края от паводковых затоплений.
Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».