УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАМЫВА ПЕСЧАНЫХ ПЛЯЖЕЙ
DEVICE FOR INWASH OF SAND BEACHES

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для намыва морских и речных берегов прибойными волнами.
Существуют различные устройства для защиты берега от размыва, представляющие собой препятствия на пути движения прибойных волн.
Известно устройство, включающее грунтозадерживающие элементы, устанавливаемые вдоль береговой линии (Патент РФ №1819307, МПК E02B 3/06, опубл. 30.05.1993, БИ №20).
Недостатком устройства является то, что грунтозадерживающие элементы препятствуют продвижению песка к берегу и, кроме того, элементы неустойчивы к волновому воздействию.
Известно устройство (Патент РФ №2097484, МПК E02B 3/06, опубл. 27.11.1997 г.), включающее горизонтально ориентированные и размещенные параллельно берегу устойчивые ряды грунтозадерживающих элементов, использование которых предусматривает в последующем упрочнение намытого грунта до глубины, превышающей уровень волнового воздействия на грунт основания.
Недостатком устройства является то, что грунтозадерживающие элементы задерживают перемещение песка в направлении к берегу и ухудшают экологию побережья.
Известно также устройство для наращивания пляжа, состоящее из препятствий ячеистой конструкции из гибкого плавучего материала, удерживаемых на морском дне с помощью анкеров (Патент США №4710057, МПК E02B 3/04, НКИ 405-30, 1987. Изобретения стран мира. Бюл.39, 1988 г., вып.82, с.37).
Недостатком способа является низкая эффективность устройства, так как задержка песка происходит не только при перемещении с берега, но и при воздействии волнового потока, направленного к берегу. Кроме того, конструкция устройства неустойчива к волновому воздействию.
Наиболее близким из известных технических решений является устройство для намыва песчаного пляжа (патент РФ №2281359, МПК E02B 3/04, опубл. 10.08.2006 г.), включающее ряды грунтозадерживающих элементов, расположенных на удерживающих тросах с якорями, каждый грунтозадерживающий элемент выполнен из пластин, соединенных между собой под углом, пластины выполнены из отдельных секций с быстроразъемными соединениями и обладают продольной гибкостью в вертикальной плоскости, причем объемный вес материала пластин равен или больше объемного веса воды.
Недостатком устройства является сложность конструкции грунтозадерживающего элемента, представляющей собой соединение посредством вертикальных стоек двух пластин, верхняя из которых выполняет роль «крыла», а нижняя - грунтозадерживающего элемента. Следствием сложности конструкции является его невысокая надежность. Кроме того, формируется прудок-отстойник незначительных размеров, и устройство характеризуется высокой металлоемкостью из-за использования металлических якорей.
Изобретение решает задачу повышения надежности устройства в условиях волнового воздействия за счет упрощения конструкции и снижения себестоимости устройства за счет использования якорей трения.
Для достижения необходимого технического результата в известном устройстве для намыва песчаного пляжа, включающем ряды грунтозадерживающих элементов, выполненных из материала с объемным весом, равным или большим объемного веса воды, и расположенных на удерживающих тросах с якорями, предлагается отдельный грунтозадерживающий элемент выполнить в виде трехгранной призмы, поперечное сечение которой представляет собой равнобедренный треугольник с тупым углом при вершине, а призму ориентировать и закрепить на тросе так, чтобы одна из двух равных по площади граней являлась опорной, а вторая - упорной, обеспечивающей возникновение подъемной силы, кроме того, предлагается применить якоря трения, выполненные в виде сферических сегментов.
Выполнение отдельного грунтозадерживающего элемента в виде трехгранной призмы позволяет использовать одну из двух равных по площади граней в качестве опорной поверхности, а вторую - как «крыло» для подъема грунтозадерживающего элемента при накате волны, третья же грань позволяет формировать прудок-отстойник. Конструкция грунтозадерживающего элемента при этом упрощается, а надежность устройства повышается. Использование вместо металлического якоря - якоря трения, выполненного, например, из бетона в форме сферического сегмента, позволяет снизить себестоимость устройства. Вышеизложенное обеспечивает достижение цели, поставленной в задаче изобретения.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема расположения грунтозадерживающих элементов, якорей и тросов на напорном откосе пляжа (план), на фиг.2 - разрез по I-I без волнового воздействия, на фиг.3 - схема действия сил на грунтозадерживающий элемент при накате волны, на фиг.4 - тоже при откате волны.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - якоря трения;
2 - грунтозадерживающие элементы;
3 - тросы;
4 - напорный откос пляжа;
5 - прудок-отстойник;
6 - свободная поверхность воды в пруде-отстойнике;
7 - задержанный грунт.
a
у
х
x
г
Устройство работает следующим образом. Якорь трения 1, выполненный в форме сферических сегментов, устанавливают в зоне обрушения прибойной волны со стороны водной поверхности, что создает дополнительную нагрузку от динамического воздействия волны. Сферическая форма якорей трения уменьшает его сопротивление при обтекании прибойным потоком. Грунтозадерживающие элементы 2, выполненные в форме призм и закрепленные на тросе, устанавливают в ряд параллельно друг другу и линии уреза спокойной воды, натягивают трос и устанавливают второй якорь трения в точке максимального выбега волны (фиг.1 и 2). Грунтозадерживающие элементы опираются на напорный откос гранью ВС, а грань АВ воспринимает динамическую нагрузку накатывающей волны и выполняет роль «крыла», обеспечивая возникновение подъемной силы Р (фиг.3 и 4). При накате волны сила тяжести грунтозадерживающего элемента G уравновешивается почти полностью архимедовой силой Q, при этом подъем грунтозадерживающего элемента 2 обеспечивается вертикальной составляющей подъемной силы Р, моментом силы Р и реакции троса R. Грань АВ при этом концентрирует взвешенные частички в нижней части потока, где скорость несколько увеличивается, обеспечивая вынос этих частиц вверх по напорному откосу. При обратном движении волны грунтозадерживающий элемент 2 опускается на напорный откос 4, создавая прудок 5, вода в котором пригружает грань АС силой гидростатического давления Р, а взвешенные частички осаждаются в виде задержанного грунта 7. Вода из прудка-отстойника 5 фильтруется через грунт напорного откоса 4 (пунктирная стрелка на фиг.4)
Пример конкретного исполнения устройства.
2
Изготовленный фрагмент устройства длиной 3 м представляет собой треугольные призмы. Равные боковые ребра треугольного сечения АВ и ВС каждой призмы выполнены по 11,5 см, ребро АС равно 21 см. Тупой угол при вершине треугольника равен 144°, острые углы при основании треугольника сечения призмы равнялись 18 градусам. Закругление острых углов выполнено на расстоянии 4,5 см от вершин углов. Якоря трения отливались из бетона и имели следующие параметры: диаметр сферического сегмента 29 см (при диаметре сферы 30 см), высота 10,5 см, площадь опирания 660 см, вес 23 кг. При испытании на пляже с уклоном 10 градусов за грунтозадерживающим элементом формировался прудок высотой до 4 см. Использовался трос из синтетического материала, диаметр троса составлял 4 мм. На грунтозадерживающих элементах и якорях трос пропускался через специальные отверстия и крепился клиньями.
Испытания показали, что предлагаемое устройство более надежно работает в условиях волнового воздействия, т.е. работоспособность устройства повысилась.