Способ регулирования русловых и пойменных процессов реки на территории города
METHOD FOR REGULATING RIVER BED AND FLOODPLAIN PROCESSES IN CITY TERRITORY

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, экологической безопасности, охраны окружающей среды и направлено на регулирование течения водного потока и русловых процессов за счет преобразования морфологии русла и поймы реки в черте города в целях защиты от береговой эрозии и улучшения санитарно-гигиенических условий водотока, а также может быть использовано в ландшафтном дизайне городских речных экосистем.
Известен способ, при котором создают в русле скорости, размывающие и уносящие наносные отложения, при непрерывном процессе промыва по течению, осуществляется из перемещающегося по ходу промыва руслового водохранилища. Русловое водохранилище образовано устройством с функцией водоподпорного сооружения с геометрически изменяемыми плановыми и высотными характеристиками. Способ осуществляется с помощью устройства, выполненного из горизонтального полотнища с установленным на нем балластом, соединенного с напорным полотнищем тросовыми связями с образованием между ними водопропускной щели, вдоль которой на полотнищах закреплены баллоны, регулируемые с помощью заполнителя. Величина открытия щели регулируется перекрывающим ее подвижным полотнищем (патент на изобретение №2474642, МПК Е02В 3/02, Е02В 8/02, опубликовано 10.02.2013).
Однако известный способ очистки русел от донных отложений и улучшения санитарно-гигиенических условий водотока является технически сложным, трудновыполнимым и дорогостоящим без учета регулирования направления водного потока и преобразования морфологии русла и поймы реки в целях защиты от береговой эрозии.
Известен также способ, при котором создают в русле реки шесть и более секций путем загораживания участков поперечными временными запрудами от берега до берега для очистки рек в черте города и уничтожения илов из отстойников систем городских очистных сооружений и предприятий и для ликвидации свалок. Очищенные от ила донные отложения - крупные камни, гравий и песок укладывают вновь на очищенное от осадков дно реки (патент на изобретение №2219305, МПК Е02В 3/02, Е02В 15/00, опубликовано 20.12.2003).
Однако известный способ очистки донных отложений русел от ила является сложным по выполнению и финансово затратным, более того требует ежегодных работ, поскольку каждое весенне-летнее половодье влечет за собой накопление ила и дресвы в русле и пойме реки, что в свою очередь может способствовать прорыву поперечных временных запруд. Более того, способ ограничивается очисткой донных отложений от ила без учета регулирования направления водного потока в целях снижения береговой эрозии.
Наиболее близким техническим решением является способ, в котором формируют струенаправляющие элементы, выполненные в виде гидродинамических профилей из гибких материалов, закрепленные на береговые опоры гибкими несущими связями и зафиксированые в придонной части потока, причем грузами, прикрепленными к кормовой части.
Недостаток способа-прототипа заключается в том, что предлагается создание сложной технической системы струенаправляющих элементов в виде руслового устройства и береговых опор с натяжными устройствами. В период ежегодного весенне-летнего половодья такого рода технические русловые устройства могут быть разрушены от большого напора воды. Также предлагаемое техническое устройство отличается сложностью, трудоемкостью и большими финансовыми затратами.
Технический результат - упрощение способа, снижение трудоемкости и финансовых затрат, и одновременно повышение эффективности регулирования русловых процессов за счет использования природных материалов, в частности речного аллювия, для создания барьеров, направляющих русловой водный поток от берегов к середине поймы.
Техническое решение заявленного способа заключается в том, что в отличие от способа-прототипа, вдоль русла в направлении водного речного потока формируют барьеры в виде продольных валов из аллювиального материала русла и поймы реки длиной 100-150 м, высотой 1-3 м, под углом 30-45° по отношению к направлению водного потока и защищаемого берега, причем предварительно очищают русло и пойму от ила, наносов, зарослей растительности, бытового и производственного мусора.
Способ осуществляется следующим образом. Барьеры создают в 1-5 км выше от того участка реки, который нужно защитить от береговой эрозии. Количество и размеры потоконаправляющих барьеров зависят от размеров, морфологического строения поймы и русла реки, полноводности и степени береговой эрозии, возникающей в результате действия силы Кориолиса с таким расчетом, что водный поток направляется от берегов к середине поймы.
Длина барьера в 100-150 м обусловлена тем, что довольно короткие относительно длины реки барьеры позволяют учитывать меандрирующие повороты и другие морфологические особенности строения русла и поймы реки, поскольку река не является прямолинейным объектом. Барьеры, прерываясь, идут друг за другом, при этом начало последующего начинается выше конца предыдущего, что позволяет резко снижать скорость водного потока.
Высота барьера рекомендуется от 1 до 3 м в зависимости от высоты водного потока в сезон половодья, с таким расчетом, что барьер должен возвышаться над зеркалом воды не меньше чем на 1 м.
Угол барьера в 30-45° по отношению к направлению водного потока и защищаемого берега оптимален. В случае показателей угла меньше 30° бурный весенне-летний поток воды будет способен разрушать довольно крутые барьерные валы и водный поток направится к берегам, а в случае показателей угла больше 45° поток воды будет занимать слишком широкую часть поймы и вырабатывать широкое русло, при этом со временем водный поток займет береговые позиции и продолжит береговую эрозию.
Способ регулирования русловых и пойменных процессов реки рекомендуется использовать для горных рек, пересекающих городские территории на предгорных равнинах.
Пример 1. В пойме р. Терек (шириной от 250 до 500 м), в черте г. Владикавказ, на участке между Красногвардейским и Чугунным (трамвайным) мостами, вдоль правого берега создают барьеры в виде продольных валов, из материала аллювиальных островков, находящихся посередине поймы реки длиной 100-150 м, высотой 1-3 м, под углом 30-45° по отношению к направлению водного потока и защищаемого правого берега. Барьеры защищают от активной эрозии правый, плотно застроенный берег, на котором местами разрушены постройки и жилые здания. Предварительно очищают русло и пойму от ила, наносов, бытового мусора и зарослей растительности.
Пример 2. В пойме р. Терек (шириной от 150-350 м), в черте г. Владикавказ, на участке между Чугунным (трамвайным) и Кировским мостами, вдоль правого берега создают барьеры в виде продольных валов из аллювиального материала русла и поймы реки длиной 100-150 м, высотой 1-3 м, под углом 30-45° по отношению к направлению водного потока и защищаемого правого берега. Барьеры защищают от активной эрозии правый, плотно застроенный берег, на котором местами разрушены постройки и жилые здания. Предварительно очищают русло и пойму от ила, наносов, бытового мусора и зарослей растительности.
Пример 3. В пойме р. Терек (шириной от 120-350 м), в черте г. Владикавказ, на участке между Чапаевским и Китайским мостами, вдоль правого берега создают барьеры в виде продольных валов из аллювиального материала русла и поймы реки длиной 100-150 м, высотой 1-3 м, под углом 30-45° по отношению к направлению водного потока и защищаемого правого берега. Барьеры защищают от активной эрозии правый, плотно застроенный производственными предприятиями и другими зданиями берег, на котором образована свалка. Предварительно очищают русло и пойму от ила, наносов, бытового мусора и зарослей растительности, а берег очищают от свалки твердых отходов спиртового производства протяженностью около 1 км.
Изобретение позволяет упростить способ, снизить трудоемкость и финансовые затраты, с одновременным повышением эффективности регулирования русловых процессов за счет использования природных материалов, в частности речного аллювия, для создания барьеров, направляющих русловый водный поток в нужном направлении.