СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ РАЗМЫВА БЕРЕГОВОЙ КРОМКИ
METHOD AND DEVICE TO PREVENT EROSION OF SHORE EDGE

Область техники
Изобретение относится к гидротехническим берегозащитным сооружениям.
Уровень техники
Известны следующие берегозащитные сооружения.
1. Поперечное сквозное берегозащитное сооружение (описание изобретения к патенту №227092 от 20.02.2006), состоящее из поперечных шпор, выполненных из стволов, укрепленных снизу в габионах, состоящих из сетки и камней, причем габионы выполнены в виде габионных цилиндрических фундаментов, заглубленных ниже глубины размыва, в которых вертикально установлены в одной или более линии на некотором расстоянии друг от друга поперек направлений течения реки стволы. Стволы представляют собой деревья или железобетонные столбы, закрепленные в цилиндрических габионах. При этом цилиндрические габионы по мере удаления от берега заглубляются [1]. По принципу действия: уменьшение скорости потока, протекающего через ряды стволов или железобетонных столбов, до величин, вызывающих выпадение фракционных частиц потока, - аналог предлагаемого устройства "сквозное берегозащитное сооружение" [1].
Основными недостатками данного сооружения являются:
- сложное техническое решение, вызывающее ненадежность в работе;
- эффективность крепления снижается при больших колебаниях уровня воды, скорости потока.
2. Гибкое комбинированное ячеистое крепление (описание изобретения к патенту №2212496 от 20.09.2003), содержащее сетку и камни. Крепление состоит из шарнирно соединенных железобетонных элементов, выполненных в виде образующих раскосы стержней, имеющих выпуски арматуры с кольцевыми наконечниками, причем кольцевые наконечники закреплены с помощью осей на сплошном ковре из сетки рабица, расположенной длинной стороной поперек движения потока, с образованием неизменяемых взаимосвязанных между собой треугольной в плане формы ячеек, внутреннее пространство которых заполнено каменным мощением, причем крепления упираются в свайный зуб, к которому спереди примыкает гибкий фартук, образующий со свайным зубом устойчивую на сдвиг Г-образную форму сечения [2].
Наиболее близким из аналогов к предлагаемому изобретению является патент №2212496 от 20.09.2003, который и выбран как прототип.
Недостатками данного технического решения являются:
- наличие шарнирно соединенных железобетонных элементов;
- сложность крепления сетки рабица к железобетонным элементам;
- каменное мощение внутри трехгранных ячеек придает дополнительную жесткость конструкции, которая может быть нарушена при частых резких колебаниях скоростей и уровней потока.
Сущность изобретения и его отличительные (от прототипа) признаки
Техническим результатом является предотвращение размывов береговой кромки водоемов, увеличение долговременности сроков службы берегоукрепительных сооружений, уменьшение сроков и стоимости их возведения.
Общими признаками заявленного изобретения с прототипом является устройство, состоящее из элементов, установленных с образованием раскосов и расположенных длинной стороной поперек движения потока. Для достижения технического результата данного изобретения используют перпендикулярные береговой черте выступы, уменьшающие скорость потока у береговой кромки до величин, вызывающих выпадение взвешенных в потоке частиц первоначально в самом выступе, а впоследствии по мере приближения к нему. Выступы содержат параллельно расположенные вертикальные ряды сетных полотен, боковые сетные полотна, входящие в ряд, расходятся от центрального в противоположную сторону. Ряды сетных полотен выполняют различными по высоте таким образом, что верхняя кромка находится на поверхности воды, а нижняя позволяет отслеживать профиль дна.
Все ряды сетных полотен прикреплены ко дну, высота и расстояние между которыми устанавливается в зависимости от глубины водного потока, а коренная часть сетного полотна береговой кромки закапывается в грунт.
Сетные полотна изготавливаются из гибких материалов, имеющих положительную плавучесть, снабжены дополнительным плавом в верхней части сетного полотна и грузом в нижней части, прикрепляются ко дну шпильками, заглубление которых исключает отрыв нижней кромки сетного полотна от дна при резком увеличении скорости водного потока, изменении его направления или резком изменении уровня воды.
Выступы размещаются на расстоянии не менее двух высот сетного полотна в данной точке. При таком размещении сетного полотна при минимальном их количестве устраняется или уменьшается явление, вызывающее размыв береговой кромки.
На Фиг.1 представлены направления течения и волнения водного потока, вызывающего размыв береговой кромки без берегозащитного сооружения.
На Фиг.2 показаны изменения направлений и силы воздействия водного потока на береговую кромку при применении берегозащитного сооружения из сетных полотен.
На Фиг.1 и Фиг.2 обозначено: 1 - старая береговая линия; 2 - новая береговая линия, появляющаяся при применении берегозащитного сооружения; 3 - выступы из рядов сетного полотна; 4 - направление и скорость течения водного потока в условных единицах; 5 - направление волнения водного потока.
Данное изобретение осуществляется следующим образом.
Вдоль защищаемой от размыва береговой кромки 1, перпендикулярно ей, создают выступы из рядов сетного полотна 3, которые замедляют скорость водного потока 4, выносящего частицы размываемой береговой кромки, до величины, при которой происходит выпадение из потока выносимых фракций, при этом, если в потоке, вызывающем размывание, находятся другие фракции, то выпадают и они, увеличивая количество отлагаемых осадков, тем самым предотвращается размыв береговой кромки, а также образуется новая береговая линия 2.
Выступы из рядов сетного полотна сооружают следующим образом.
Рулон сетного полотна, свернутый таким образом, что коренной конец его находится на внешней стороне рулона, начинают разматывать, заглубляя его в грунт. Дойдя до кромки воды, рулон грузят на какое-либо плавательное средство (понтон) и начинают буксировать его на глубину, разматывая при этом рулон сетного полотна, прикрепляя к нему при этом плав и груз. Исходя из состояния прибрежной полосы нижняя подбора сетного полотна может заглубляться в данный грунт или крепиться к нему шпильками, длина которых выбирается таким образом, чтобы исключить отрыв нижней кромки сетного полотна от дна при резком увеличении скорости потока, изменении его направления или резком изменении уровня поверхности.
Аналогичным образом монтируется следующий ряд сетного полотна исходя из условия, что он должен находиться на расстоянии не менее двух высот сетного полотна в данной точке. Боковые сетные полотна, входящие в ряд, расходятся от центрального в противоположную сторону.
Применение сетного полотна является главным преимуществом, так как гибкость его в горизонтальном, вертикальном и продольном направлении значительно снижает нагрузки на него самого и места крепления даже при резких изменениях динамических нагрузок.
Предлагаемое техническое решение использования сетного полотна в качестве главного регулятора изменения факторов, влияющих на разрушение береговой полосы, позволяет осуществлять это в очень широком диапазоне, меняя характеристики сетного полотна (шаг, диаметр нити) и его пространственное положение относительно действующих факторов.
Данное техническое решение дешевле известных аналогичных, так как уменьшаются нагрузки и не требуется применение дорогостоящих материалов, например железобетона.
Предлагаемое техническое решение экологически безопасно, так как сетные полотна изготавливают из современных полимерных материалов.
Источники информации
1. Описание изобретения к патенту №227092 от 20.02.2006 «Поперечное сквозное берегозащитное сооружение».
2. Описание изобретения к патенту №2212496 от 20.09.2009 «Гибкое комбинированное ячеистое крепление» - (прототип).