УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВАРИЙНОГО ПРОПУСКА СВЕРХРАСЧЁТНОГО ПАВОДКА

Полезная модель относится к области гидротехнического строительства и может быть использована на участках грунтовых плотин для организации прорана в теле плотины для пропуска аварийного сверхрасчетного паводка и обеспечения жизнеспособности грунтового гидротехнического сооружения.
Известна размываемая грунтовая плотина резервного водосброса, включающая, верховую и низовую призмы с откосами, комбинированное противо-фильтрационное устройство, содержащее наклонную в сторону нижнего бьефа вставку из материала с коэффициентом трения, отличным от коэффициента трения грунта низовой призмы, гребень противофильтрационного устройства расположенный между нормальным и форсированным подпорными уровнями водохранилища и примыкающий с наклонной под углом α к дну водосброса вставке, ограниченной сверху креплением верхового откоса плотины, а снизу дном водосброса, угол α выполнен не превышающим внутреннего трения материала наклонной вставки, верхнюю часть комбинированного противофильтрационного устройства со стороны нижнего бьефа выполненного в виде траншеи ломаного V-образного профиля и заполненного водопроницаемым материалом, верховую стенку траншеи, размещенную в наклонной вставке и вверху герметически соединенную с гребнем противофильтрационного устройства, низовую стенку траншеи, составляющую с наклонной вставкой угол не менее 90°C, а верх низовой стенки расположенный выше гребня противофильтрационного устройства, но ниже форсированного подпорного уровня водохранилища (патент РФ №2011736, МПК: E02B 7/06, опубл. 30.04.1994 г.).
Недостатком аналога является то, что это инженерное сооружение должно быть заранее встроено в тело существующего сооружения и представляет собой ряд грунтовых элементов, заложенных в тело грунтовой плотины, требует строительства капитальных сооружений, а также существует вероятность непредвиденного размыва грунтовой плотины резервного водосброса в случае превышения уровня воды в водохранилище выше гребня противофильтрационного устройства.
Известно устройство для перекрытия русла реки, включающее поперечно расположенные призмы из местного материала и проран, размеры которого определены величиной неразмывающей скорости течения воды для этого местного материала, заполненный несвязным материалом, крупность которого увеличивается к центру прорана (В.Г. Ясинецкий и др. Организация и технология гидромелиоративных работ. Москва, Агропромиздат, 1986 г., С. 289, рис. 181).
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатком прототипа является то, что его устройство возможно только при строительстве плотины, в соответствии с проектом организации строительства, и в удобное для строительства время - при минимальных уровнях воды.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, состоит в возможности аварийного пропуска сверхрасчетного паводка через тело грунтовой плотины в месте, где ущерб от сброса воды будет наименее значителен.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для аварийного пропуска сверхрасчетного паводка, включающем поперечно расположенные призмы из крупнозернистого несвязного материала, поперек гребня существующей грунтовой плотины в месте, где ущерб от сброса воды минимальный, устроена траншея трапецеидального сечения с отметкой дна выше форсированного подпорного уровня (ФПУ), по обе стороны которой отсыпаны поперечные призмы обрушения.
Отличительными признаками предлагаемого устройства является расположение поперек гребня существующей грунтовой плотины траншеи трапецеидального сечения, отметка дна которой выше ФПУ, отсыпка поперечных призм обрушения по обе стороны траншеи.
Благодаря наличию этих признаков и выбору места для устройства траншеи по наименьшему ущербу от сброса воды через тело грунтовой плотины из всех возможных в данном створе создается возможность осуществить аварийный сброс воды через тело плотины, не потеряв сооружение в целом. На грунтовой плотине устраиваются поперечные призмы обрушения из крупнозернистого несвязного материала с объемом, способным сформировать неразмываемое русло для аварийного сброса воды через грунтовую плотину дополнительно к штатным водопропускным и водосбросным сооружениям. Начало аварийного сброса инициируется наличием траншеи трапецеидального сечения, выполненной в гребневой части плотины с отметкой дна выше ФПУ.
Предлагаемое устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-3.
На фиг. 1 представлен продольный разрез грунтовой плотины. На фиг. 2 - поперечный разрез грунтовой плотины.
На фиг. 3 - схема развития прорана и заполнение его крупнозернистым несвязным материалом:
а)
- размыв траншеи и обрушение гребня грунтовой плотины;
б)
- размыв тела грунтовой плотины потоком воды и образование прорана;
в)
- обрушение крупнозернистого несвязанного материала поперечных призм в образовавшийся проран;
г)
- понижение уровня воды в водохранилище до отметок дна прорана и уменьшение фильтрационного расхода.
Устройство для аварийного пропуска сверхрасчетного паводка содержит поперечные призмы обрушения 1 и 2, расположенные по обеим сторонам отn траншеи 3 трапецеидального сечения, проходящей поперек гребня грунтовой плотины 4, отметка дна траншеи 3 расположена выше уровня ФПУ, крупнозернистый несвязный материал 5 из которого отсыпаны поперечные призмы обрушения 1 и 2.
Устройство для аварийного пропуска сверхрасчетного паводка работает следующим образом.
Поперек гребня существующей грунтовой плотины 4 устраивают траншею 3 трапецеидального сечения с отметкой дна выше ФПУ. По обе стороны траншеи 3 отсыпают из крупнозернистого несвязного материала 5 поперечные призмы обрушения 1 и 2.
В результате наступления сверхрасчетного паводка уровень воды в водохранилище достигает отметки дна траншеи 3, начинается ее размыв, и в этом месте происходит обрушение гребня грунтовой плотины 4 и размыв плотины потоком воды (фиг. 3.а). В образовавшийся проран, при его расширении, обрушается крупнозернистый несвязный материал 5 поперечных призм обрушения 1 и 2, создавая устойчивое очертание прорана для пропуска сверхрасчетных расходов (фиг. 3.б и 3.в).
По мере заполнения образующегося прорана крупнозернистым несвязным материалом 5 и понижения уровня воды до отметок дна прорана расход потока будет уменьшаться до величины фильтрационного расхода через крупнозернистый несвязный материал 5 (фиг. 3.г).
Предлагаемое устройство для аварийного пропуска сверхрасчетных расходов имеет ограничения, связанные с крупностью материала, размеры которого определяют величиной неразмывающей скорости течения воды, поэтому данное устройство может применяться только на низконапорных участках грунтовых плотин, высотой до 15 м. Также это устройство позволяет обеспечить живучесть гидротехнического сооружения и обеспечить аварийный пропуск сверхрасчетного паводка, который может привести к неконтролируемому разрушению этого сооружения и может быть оно возведено в короткие сроки, например, в течение 2-3 месяцев, при прогнозе роста уровней воды в водохранилище до сверхрасчетных значений.