Крепление верхового откоса грунтовой плотины
ATTACHMENT OF THE UPPER SLOPE OF A SOIL DAM

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и более конкретно к грунтовым плотинам, дамбам и берегозащитным сооружениям.
Наиболее близкой по существующим признакам и достигаемому результату является крепление верхового откоса плотины (патент РФ на изобретение №2320808). Крепление верхового откоса плотины включает монолитное железобетонное покрытие и ряды волногасящих элементов, выполненных из поочередно расположенных в пределах ряда полуовальных и клиновидных деталей, причем полуовальные детали основанием обращены вниз, а клиновидные большим основанием обращены вверх и образуют с полуовальными криволинейные в плане потокосоударяющие каналы. Изобретение предназначено для снижения волновых нагрузок на откосы грунтовых плотин и позволяет обеспечивать эффективное гашение волновой энергии за счет использования лобового способа гашения и способа, основанного на соударении частей волнового потока.
Недостатком данного технического решения является то, что для гашения волн используются сложные и материалоемкие полуовальные и клиновидные детали, образующие в плане криволинейные каналы, а гашение энергии волн достигается за счет лобового сопротивления полуовальных и клиновидных деталей и соударения струй в криволинейных каналах между деталями.
Целью изобретения является уменьшение стоимости строительства и эксплуатации грунтовых плотин с железобетонным креплением верховых откосов.
Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является обеспечение эффективного гашения волн при одновременном снижении материалоемкости покрытия и объема грунтовой плотины, также использование этого крепления как фильтрующего водосброса для плотин с железобетонными и асфальтобетонными экранами.
Данный технический результат достигается тем, что железобетонное крепление имеет клиновидные в плане и в разрезе гасители волн и дренажные отверстия, размещенные в шахматном порядке. Клиновидные гасители располагаются на плитах крепления верхового откоса в зоне волновых воздействий, торцы клиновидных гасителей обращены в сторону верхнего бьефа, причем в одном ряду узким торцом, а в другом ряду широким торцом.
Торцы клиновидных гасителей могут иметь различный уклон: одни вертикальные, другие уклон в сторону верхнего бьефа перпендикулярно плоскости откоса.
Дренажные отверстия в плитах крепления размещаются в зоне между отметками НПУ и ФПУ между клиновидными гасителями, а также внутри их. Наличие клиновидных гасителей приводит к гашению энергии волн за счет их лобового сопротивления и соударения струй при обтекании их в плане, а наличие дренажных отверстий приводит к тому, что часть набегающего волнового потока проваливается в них - фильтрует в тело плотины, что вызывает снижение массы волнового потока и его кинетической энергии. В результате уменьшается высота наката волн на откос плотины, что позволяет снизить отметку гребня плотины и ее объем.
На фиг. 1 изображена в поперечном разрезе А-А верхняя часть грунтовой плотины с железобетонным креплением верхового откоса, а на фиг. 2 представлен вид сверху на крепление верхового откоса.
Плотина 1 имеет железобетонное крепление верхового откоса 2 с размещенными на них клиновидными гасителями волн 3 и 4. Торцы клиновидных гасителей 3 обращены в сторону верхнего бьефа узким торцом, а клиновидные гасители 4 обращены в сторону верхнего бьефа широким торцом, а между гасителями устроены дренажные отверстия 5. Стрелками показано направление движения воды между клиновидными гасителями.
Плотина с предлагаемым креплением верхового откоса работает следующим образом. При уровнях воды в водохранилище ниже НПУ гашение энергии волн происходит за счет лобового сопротивления клиновидных гасителей и потери энергии при соударении струй волнового потока в результате бокового обтекания клиновидных гасителей. При уровнях воды в водохранилище равных и выше НПУ гашение энергии волн происходит за счет лобового сопротивления клиновидных гасителей, потери энергии при соударении струй волнового потока в результате бокового обтекания клиновидных гасителей, а также за счет уменьшения массы волнового потока в результате фильтрации воды через дренажные отверстия 5.
Для повышения эффективности гашения энергии волн узкие торцы гасителей 3 выполнены вертикально, а широкие торцы гасителей 4 выполнены перпендикулярно к верховому откосу. Дополнительно можно устроить дренажные отверстия 6 внутри гасителей, что повысит эффективность работы гасителей, уменьшит высоту наката волн по верховому откосу и позволит снизить отметку гребня плотины и ее объем. Для плотин с железобетонными и асфальтобетонными экранами наличие значительной площади дренажных отверстий между гасителями и внутри их позволит использовать крепление как фильтрующий водосброс при подъеме уровня воды выше нормального подпорного уровня НПУ.
Применение изобретения позволит обеспечить эффективное гашение волновой энергии за счет использования традиционных средств: лобового способа гашения и основанного на соударении частей волнового потока при обтекании гасителей, и нового - в результате фильтрации части волнового потока через дренажные отверстия. При этом в отличие от прототипа не потребуется увеличение расхода строительных материалов (бетона, арматуры), так как сэкономленный при устройстве дренажных отверстий бетон используется для создания клиновидных гасителей. Применение предлагаемой конструкции плит крепления позволит также снизить отметку гребня плотины и уменьшить ее объем в результате практически трехкратного уменьшения высоты наката волны по сравнению с железобетонным креплением без гасителей. Для плотин с железобетонными и асфальтобетонными экранами предлагаемая конструкция крепления верхового откоса плотин выполняет функцию крепления и фильтрующего водосброса при подъеме уровня воды в водохранилище выше нормального подпорного уровня НПУ.