Устройство защитной системы объектов городской застройки и рекреации от природно-техногенных процессов и способ его возведения
PROTECTIVE SYSTEM OF URBAN DEVELOPMENT AND RECREATION OBJECTS FROM NATURAL AND INDUSTRIAL PROCESSES AND METHOD OF ERECTION THEREOF

Устройство защитной системы объектов городской застройки и рекреации от природно-техногенных процессов и способ его возведения.
Изобретение относится к гидротехническому, гидроэнергетическому и экологически безопасному устойчивому строительству объектов жизнедеятельности городской застройки и других населенных мест, в том числе рекреации.
Оно может быть использовано при строительстве защитных конструкций и сооружений, обеспечивающих экологическую безопасность использование водных ресурсов при чрезвычайных ситуациях (ЧС) и других природно-технических воздействий.
Известно устройство грунтоармированного сооружения, которое представляет собой систему продольных и поперечных наполняемых оболочек из композитного материала, обладающих памятью, гофрированных гибких связей, инъекционную трубу, щит управления. (Патент RU 2415229 С2, МПК Е02927/08, опубл. 27.03.2011) «Способ создания грунтоармированных оснований и фундаментов зданий и сооружений и устройство его осуществления».
Недостатком является сложность выполнения системы многооболочечных элементов.
Известен способ создания устройства селепровода, состоящего из канала, устоев, расширяющегося русла из габионных конструкций, защитной дамбы (Кашарин Д.В. Защитные сооружения из композитных материалов в водохозяйственном строительстве: монография / Д.В. Кашарин; Юж. - Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2012. - С. 50, рис. 1.47).
Недостатком данного устройства является скопление наносов за расширяющимся руслом, затруднительность локализации потока, значительная длина транспортирующего русла.
Наиболее близким, взятым за прототип, является устройство защитной системы объектов городской застройки и рекреации, описанное в патенте на изобретение «Устройство защитной системы городской застройки и способ ее возведения» патент RU №2604933, МПК Е02В 3/02, опубликовано 20.12.2016. Известная защитная система городской застройки, состоит из разделительных секций, в канале параболического типа, которые разбивают селевой или и т.п.поток на части (т.е. происходит диссипация его энергии), соединенных между собой гибкими связями-демпферами русловыми и береговыми и гибкой связью из композитных материалов (наноматериалов), сохраняющих память формы и использующих энергию активизации на ее поддержание, воспринимающих нагрузку от внешних воздействий, например, сели, а склоны и откосы отводящего русла укрепляются агромелиративными методами, например, полимерными материалами с семенами Пинема-500 и т.п., контролирующая аппаратура, связанная с информационными космическими центрами, фиксирующая приближение внешних или иных, в т.ч. техногенных факторов (селевой, водный и т.п.потоки).
Недостатком является отсутствие гидроагрегата и очистных комплексов для технического и питьевого водоснабжения.
Известен способ возведения грунтоармированного основания, включающий монтаж продольных и поперечных многооболочечных элементов из композитных материалов. ((Патент RU 2415229 С2, МПК Е02927/08, опубл. 27.03.2011) «Способ создания грунтоармированных оснований и фундаментов зданий и сооружений и устройство его осуществления».
Недостатком является сложность монтажных работ по созданию системы продольных и поперечных оболочек.
Известен способ создания устройства селепровода, состоящего из канала, устоев, расширяющегося русла из габионных конструкций, защитной дамбы. (Кашарин Д.В. Защитные сооружения из композитных материалов в водохозяйственном строительстве: монография / Д.В. Кашарин; Юж. - Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2012. - С. 50, рис. 1.47).
Недостатком является невозможность отвода и разделения на части селевого потока.
Наиболее близким, взятым за прототип, является способ возведения защитной системы объектов городской застройки и рекреации, описанный в патенте на изобретение «Устройство защитной системы городской застройки и способ ее возведения» патент RU №2604933, МПК Е02В 3/02, опубликовано 20.12.2016. Известный способ создания защитной системы городской застройки, включающий укладку руслового анкера с креплением к нему водонапорного полотнища, причем, в начале возводят русло канала-лотка параболического типа с покрытием полимерным композитным материалом повышенной шероховатости, а по его периметру возводят решетчатую конструкцию из композитных нано материалов, обладающих памятью формы, затем на ее горизонтальную часть монтируют грунтонаполняемые оболочки и водоподпорное перфорированное полотнище.
Недостатком является отсутствие гидроагрегата и очистных комплексов для технического и питьевого водоснабжения.
Задачей изобретения является борьба с селевыми потоками и т.п. явлениями, обеспечение безопасности и функционирование жизнедеятельности населения, объектов промышленности, городского хозяйства и строительства при природных и техногенных явлениях (паводки, сели и т.п.), а также использование природных водных а также минеральных обломочных пород в народном хозяйстве, городской застройки от природно-техногенных процессов городской застройки.
Техническим результатом изобретения является потеря энергии селевого потока и потеря массы селевого потока, уменьшение нагрузки на защитную систему, затихание и распределение по количественному и качественному составу массы селевого потока по всей его протяженности и отбор ее по транспортным лоткам к местам их использования.
Технический результат в части устройства достигается за счет, того, что устройство защитной системы городской застройки и рекреации от природно-техногенных процессов, включает канал-лоток, имеющий параболическую форму и повышенную шероховатость, состоит из разделительных секций, в которых установлена решетчатая конструкция из вертикальных и горизонтальных элементов из композитных наноматериалов, гибких русловых и береговых связей - демпферов, на которых укреплены верхние грунтонаполняемые и нижние отверждаемые оболочки, а также верхние и нижние перфорированные водоподпорные сооружения из композитных наноматериалов, укрепленные русловыми анкерами к дну канала-лотка гибкими связями-демпферами, а Байтовыми системами с береговыми и русловыми анкерными устройствами, причем откосные части лотка-канала имеют отверстия и дополнительные лотки для освобождения его от наносов, а на прилегающих к каналу-лотку боковых территориях устраивают габионные или грунтоармированные подпорные стенки, покрытые материалом с семенами, которые заращиваются растительностью, устройство содержит контролирующие датчики и дистанционные устройства, связанные с геоинформационной системой, доступ к которым обеспечивает вантовый мост через канал-лоток, пневмомеханические устройства для транспортировки наносов через дополнительные лотки согласно качественному составу осевших в секциях канала-лотка наносов, отстойники-биотенки для фильтрации мутного потока, систему наполняемых оболочек с заполнителем и гибкими демпферами - связями, воспринимающими природные и техногенные воздействия для усиления оснований городской застройки, солнечные и ветровые энергоустановки для обеспечения энергией населения в период чрезвычайных ситуаций, дополнительную систему мониторинга для оповещения населения о чрезвычайных ситуациях и ливнеотводящие устройства для защиты от затопления территорий городских застроек/поселений, на пути селевого потока установлена система каскад-запруд, каждая из каскад-запруд содержит основание и гибкую подпорную стенку с жестким подпорным элементом, основание выполнено габионным, грунтонаполняемым, грунтоармированым, гибкая подпорная стенка выполнена как многооболочечное мембранное сооружение из гетерогенных композитных наноматериалов, обеспечивающих разбиение грязевого, водного и иных потоков, а также снабжено дренажными устройствами, расположенными в нижней части решетчатой конструкции, отстойниками-очистителями, снабженными картриджами и подпорным сооружением из гетерогенных композитных наноматериалов с отверстием, в котором расположен гидроагрегат.
Технический результат в части способа достигается за счет, того, что способ возведения защитной системы городской застройки и рекреации от природно-техногенных процессов, включает возведение русла канала-лотка параболической или иной формы с покрытием композитным наноматериалом повышенной шероховатости, устройство по его периметру решетчатой конструкции из композитных наноматериалов, обладающих памятью формы, монтаж грунтонаполняемых, грунтоотверждаемых оболочек и водоподпорные полотнища с нижней перфорированной частью, для освобождения русла от наносов устраивают дополнительные лотки и пневмомеханические устройства, а на всех элементах сооружений устанавливают контролирующие датчики и дистанционные устройства, связанные с геоинформационными системами, а также ведут монтаж по устройству ливнеотводящих и дренажных систем, причем вначале устраивают свайное основание с демпфирующими устройствами и к ним монтируют решетчатые конструкции, а внутри создают горизонтальные и вертикальные элементы с отверстиями, причем укрепляют их по периметру канала лотка гибкими русловыми и береговыми связеми - демпферами, а на объектах городской застройки монтируют систему солнечных и ветровых энергоустановок, а в верхней части устанавливают запруду, на пути селевого потока устанавливают систему каскад - запруд, каждую из которых выполняют с основанием и гибкой подпорной стенкой с жестким подпорным элементом, основание выполняют габионным, грунтонаполняемым, грунтоармированым, а гибкую подпорную стенку выполняют как многооболочечное мембранное сооружение из
гетерогенных композитных наноматериалов, обеспечивающих разбиение грязевого, водного и иных потоков, а также снабжают дренажными устройствами, в нижней части каскад-запруд, отстойниками-очистителями, в которых устанавливают картриджи и подпорные сооружения, которые выполняют из гетерогенных композитных наноматериалов с отверстием, в котором располагают гидроагрегат.
На фиг. 1 представлен каскад подпорно-регулирующих сооружений;
На фиг. 2 представлена система противоселевой защиты;
На фиг. 3 представлена система вторичного использования ресурсов
На фиг. 4 представлено подорно - эрационное устройство;
На фиг. 5 представлено защитное устройство городской застройки.
Устройство защитной системы городской застройки и рекреации от природно-техногенных процессов 1, включает канал-лоток 2, имеющий параболическую форму и повышенную шероховатость, состоит из разделительных секций 3, 4, 5, в которых установлена решетчатая конструкция 6 из вертикальных 7 и горизонтальных 8 элементов из композитных наноматериалов, гибких русловых 9 и береговых 10 связей - демпферов, на которых укреплены верхние 11 грунтонаполняемые и нижние 12 отверждаемые оболочки, а также верхние 13 и нижние 14 перфорированные водоподпорные сооружения из композитных наноматериалов, укрепленные русловыми анкерами 15 к дну канала-лотка 2 гибкими 9 и 10 связями-демпферами, а вантовыми системами 16 с береговыми 17 и русловыми 18 анкерными устройствами, причем откосные части канала - лотка 2 имеют отверстия 19 и дополнительные лотки 20 для освобождения его от наносов, а на прилегающих к каналу-лотку 2 боковых территориях устраивают габионные или грунтоармированные подпорные стенки 21, покрытые материалом с семенами, которые заращиваются растительностью, устройство содержит контролирующие датчики 22 и дистанционные устройства 23, связанные с геоинформационной системой 24, доступ к которым обеспечивает вантовый мост 25 через канал-лоток 2, пневмомеханические устройства 26 для транспортировки наносов через дополнительные лотки 20 согласно качественному составу осевших в секциях канала-лотка 2 наносов, отстойники-биотенки 27 для фильтрации мутного потока, систему наполняемых оболочек 28 с заполнителем и гибкими демпферами - связями 29, воспринимающими природные и техногенные воздействия для усиления оснований городской застройки, солнечные 30 и ветровые энергоустановки 43, для обеспечения энергией населения в период чрезвычайных ситуаций, дополнительную систему мониторинга 31 для оповещения населения о чрезвычайных ситуациях и ливнеотводящие устройства 32 для защиты от затопления территорий городских застроек/поселений, на пути селевого потока установлена система каскад-запруд 33, каждая из каскад - запруд 33 содержит жесткое основание 34 и гибкую подпорную стенку 35 с жестким подпорным элементом 36, основание 34 выполнено габионным, грунтонаполняемым, грунтоармированым, гибкая подпорная стенка 35 выполнена как многооболочечное мембранное сооружение из гетерогенных композитных наноматериалов, обеспечивающих разбиение грязевого, водного и иных потоков, а также снабжено дренажными устройствами 42, расположенными в нижней части каскад-запруд 33, отстойниками-очистителями 37, снабженными картриджами 38 и подпорным сооружением 39 из гетерогенных композитных наноматериалов с отверстием 40, в котором расположен гидроагрегат 41.
Работа всей защитной системы объектов городской застройки и рекреации 1, выполненной из композитных гетерогенных наноматериалов и нанотехнологий, обладающих памятью формы осуществляется следующим образом.
Система мониторинга 31, обеспечивающая связь с геоинформационной системой 24, ведет наблюдение и передачу информации о ЧС и природно-техногенных процессах на пульт управления, а контролирующие датчики 22 на подпорных стенках 35 каскада запруд 33 дают информацию о начале процессов селевого потока по всей длине селевого пути, а при достижении в нижней части защитной системы 1 ведут наблюдение за всей защитной системой 1. В целом селевой поток теряет свою энергию и селевую массу проходя через систему каскад- запруд 33, значительно уменьшает нагрузку на всю систему 1.
Система каскад-запруд 33 выполнена из составных элементов: жесткого основания 34 с гибкой подпорной стенкой 35 с жестким подпорным элементом 36. Гибкая подпорная стенка 35, выполненая как
многооболочечное мембранное сооружение из гетерогенных композитных наноматериалов, обеспечивающих разбиение грязевого, водного и иных потоков с возможностью сохранения памяти формы и восстановление ее, после прохождения сели, паводка и других потоков, обеспечивая надежность и безопасность прилегающих природно-технических систем и городской застройки, при этом на опасных горных участках ведут агромелиорацию, высаживая лесные насаждения и соблюдая противопожарную безопасность при их расположении, т.е. заранее подготавливая нагорные каналы с возможностью пополнения их водой при естественными осадками, предшествующими их возгоранию.
При поступлении селевой массы на канал-лоток 2 начинается процесс прохождения, затихания и распределение по количественному и качественному составу селевых отходов по всей его длине и отбор их по транспортным лоткам к местам их использования. При этом мутный поток сбрасывается в отстойники-очистители 37, где очищается и согласно качеству воды, распределяется по системам технического и питьевого водоснабжения.
Дренажные 42 и ливнеотводящие 32 системы, грунтоармированные боковые подпорные системы обеспечивают населенные пункты от подтопления и затопления территорий.
Над каналом-лотком 1 выполняют вантовые мосты 25, монтируют солнечные 30 и ветровые энергоустановки 43 на объектах городской застройки.
Способ возведения защитной системы городской застройки и рекреации от природно-техногенных процессов, включающий возведение русла канала-лотка 2 параболической или иной формы с покрытием композитным наноматериалом повышенной шероховатости, устройство по его периметру решетчатой конструкции 6 из композитных наноматериалов, обладающих памятью формы, монтаж грунтонаполняемых 11, грунтоотверждаемых 12 оболочек и водоподпорные полотнища 13, 14 с нижней перфорированной частью, для освобождения русла от наносов устраивают дополнительные лотки 20 и пневмомеханические устройства 26, а на всех элементах сооружений устанавливают контролирующие датчики 22 и дистанционные устройства 23, связанные с геоинформационными системами 24, а также ведут монтаж по устройству ливнеотводящих 32 и дренажных систем 42, причем вначале устраивают свайное основание с демпфирующими устройствами и к ним монтируют решетчатые конструкции 6, а внутри создают горизонтальные 8 и вертикальные 7 элементы с отверстиями, причем укрепляют их по периметру канала - лотка 2 гибкими русловыми 9 и береговыми 10 связями - демпфера, а на объектах городской застройки монтируют систему солнечных 30 и ветровых 43 энергоустановок, а в верхней части устанавливают запруду, на пути селевого потока устанавливают систему каскад - запруд 33, каждую из которых выполняют с основанием 34 и гибкой подпорной стенкой 35 с жестким подпорным элементом 36, основание 34 выполняют габионным, грунтонаполняемым, грунтоармированым, а гибкую подпорную стенку 35 выполняют как многооболочечное мембранное сооружение из гетерогенных композитных наноматериалов, обеспечивающих разбиение грязевого, водного и иных потоков, а также снабжают дренажными устройствами 42, в нижней части каскад-запруд 33, отстойниками-очистителями 37, в которых устанавливают картриджи 38 и подпорные сооружения 39, которые выполняют из гетерогенных композитных наноматериалов с отверстием 40, в котором располагают гидроагрегат 41.