Берегозащитное сооружение

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 726 9) ( н)з Е 02 ОСУДАРСТВЕНЧЫО ИЭОБРЕТЕНИРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯМ И НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТО РСКО ВИДЕТЕЛЬСТВУ озяйства стерук и ЕНИЕ отехниче-. сооружезащиты ых и стру- гулироваа опорах(71) Украинский институт водного х(56) Авторское свидетельство СССМ 870570, кл. Е 02 В 3/12, 1981.(54) БЕРЕГОЗАЩИТНОЕ СООРУЖ (57) Изобретение относится к гидр ским сооружениям, в частности к ниям, предназначенным для берегов рек, откосов оградительн енаправляющих дамб, а также ре ния русловой деятельности рек. Н 1 сооружения размещены паралелльными рядами плиты 2, верхняя грань которых выполнена скошенной как в продольном 3, так и в поперечном 4 сечениях с образованием между плитами сквозных каналов 5 в направлении защищаемого берега. Каждая плита 2 расположена на двух опорах. В сквозных каналах 5 размещены аналогичные основным дополнительные плиты 7, установленные на двух опорах смежных плит.2 с образованием в плане зигзагообразного очертания. Скосы верхних граней дополнительных плит 7 также ориентированы в сторону верхнего бьефа. Кроме того, основные и дополнительные плиты в продольном и поперечном сечениях выполнены в виде прямоугольной трапеции. 1 з.п,ф-лы, 9 ил,5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты берегов рек и откосов земляных гидротехнических сооружений от размывов, смешивания сточных вод, а также регулирования русловой деятельности рек,Известны берегозащитные устройства, включающие опоры с размещенными на них плитами или щитами прямоугольной формы.Недостаток данных устройств состоит в том, что прямоугольная форма плит или массивов не позволяет достичь надежной работы сооружений и не создает благоприятную структуру потока, обеспечивающую пониженные скорости потока и его повышенное перемешивание в начальный период паводка и подъеме уровня воды, а также при небольших паводках примерно 20 - 50 вероятности превышения, Именно в этот период возникают максимальные уклоны свободной поверхности воды, максимальные перепады уровней воды на сооружении и максимальные размывы грунта основания.Известна продольная речная струенаправляющая дамба, включающая секции, выполненные из щитов,.установленных на опорах и соединенных между собой с образованием в плане ломаной линии и сквозных каналов между дном и нижней гранью щитов в секциях,Однако основной недостаток данной дамбы заключается в том, что при подъеме уровня воды в начальный период возникновения паводка или при прохождении небольших паводков примерно 20-50 вероятности превышения, которые проходят почти ежегодно на предгорных участках рек, уровни воды не превышают отметки нижней грани щита в просвете (сквозном канале) и весь поток направляется сквозными каналами в сторону защищаемого берега и вызывает его размыв. При этом из работы выключаются верхние щиты, что исключает создание в потоке за дамбой искусственной поперечной циркуляции, усиливает размыв основания сооружения и защищаемого берега, резко снижает степень смешивания сточных вод, и следовательно, надежность работы сооружения. Прямоугольная форма щитов обеспечивает расслоение потока и создание искусственной поперечной циркуляции лишь при совместном действии нижних и верхних щитов, что имеет место при высоких паводках редкой повторяемости примерно 5 вероятности превышения и менее, а отсутствие скоса верхних граней щитов не позволяет отклонить поток от защищаемого дна водотока,Цель изобретения - повышение надежности работы сооружения,Укаэанная цель достигается тем, что в берегозащитном сооружении, включающем опоры с размещенными на них параллельными рядами плитами под углом к потоку, их верхние грани выполнены скошенными как в продольном, так и в поперечном сечениях и ориентированы скосами верхних граней в направлении верхнего бьефа с образованием между ними сквозных каналов в направлении защищаемого берега, при этом каждая плита размещена на двух опорах, а в сквозных каналах размещены аналогичные основным дополнительные плиты на двух опорах смежных плит с образованием в плане зигзагообразного очертания, Скосы верхних граней дополнительных плит ориентированы в сторону верхнего бьефа. Кроме того, основные и дополнительные плиты в продольном и поперечном сечениях выполнены в виде прямоугольной трапеции.Выполнение плит скошенными в продольном.направлении в сторону верхнего бьефа и расположение их под углом к потоку обеспечивает расслоение потока и создание искусственной поперечной циркуляции вблизи защищаемого берега даже при небольших паводках 20-50 вероятности превышения и менее. Скос плит в поперечном направлении, используя трамплинирующий эффект, обеспечивает отклонение потока в верхние слои, уменьшая тем самым силовое воздействие потока на дно водотока и способствует усилению искусственной поперечной циркуляции, Зигзагообразная форма сооружения в плане обеспечивает интенсивное гашение энергии потока и его перемешивание в нижнем бьефе. Это позволяет уменьшить размывы дна водотока, берегов и повысить надежность работы 45 сооружения. Форма плит известных берегозащитных сооружений не позволяет создавать искусственную поперечную циркуляцию потока при начальном подъеме уровня воды и паводках не более 20-50 вероятности превышения,На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое берегозащитное сооружение, вид в плане; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1; на фиг,3-разрез Б-Б нафиг.1; на фиг.4 - конструкция основной плиты, вид сбоку; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг, 7 - конструкция дополнительной плиты, вид сбоку; на фиг. 8- разрез Д-Д на фиг. 7; на фиг, 9 - разрезЕ - Е на фиг. 7.1726638 берега. При сходе струй с плит 2 и 7 происходит их резкое вертикальное расширение с образованием вихревых вальцов с горизонтальной осью вращения и направлением 5 поступательного движения воды. в вальцах . вдоль плит 2 и 7 (фиг. 1), Это приаадит. к тому, что векторы скоростей поступательного движения воды в вальцах за плитами 2 и 7 направлены навстречу друг к другу, исключая валец за ближайшей к берегу 6 плитой2. В месте выхода маСс воды из вальцов, .направленных навстречу друг другу, происходит их соударение в придонном слое. чтоприводит к дополнительному гашению ки 10 нематической энергии потока, его перемешиванию и отложению донных и взвешенных наносов 9, транспортируемых вихревыми вальцами, за. сооружением. Скос верхних граней плит 2 и 7 в поперечном сечении 4 20. (фиг. 3, 5 и 8) в направлении верхнего бьефа обеспечивает отклонение потока в его верхние слои, что способствует уменьшению силового воздействия потока на дно водотока, увеличению геометрических размеров вихревых вальцов за плитами 2 и 7, а следовательно, и интенсивности поступательного .движения воды в вальцах, т.е. повышению их транспортирующей способности. Отклонение части потока в поверхностные слои 30 .приведет к более интенсивному гашению кинетической энергии потока в этой зоне, зоне повышенных скоростей, и более полному ее переходу в потенциальную энергию. что дополнительноуменьшит скорости потока эа плитами 2 и 7 и увеличит количество наносов 9. выпадающих за сооружением, Кроме того, вихревые вальцы за плитами 2 и 7 благодаря массообмену между вальцами и транзитным потоком пе 40 рехватывают часть взвешенных наносов из струй; проходящих над плитами 2 и 7, атакже захватывают торцовой частью 2 и 7, а донных наносов, огибающих сооружение (крайняя плита 2 со стороны русла реки). 45 Поверхностные струи у крайней со стороны русла плиты 2, отклоняясь в сторону русла реки, соударяются е основной частью потока, огибающей голову сооружения, что приводит к гашению кинетической энергии 50 потока в этой зоне и ее переходу в потенциальную, т.е, к повышению уровня воды, повышению надежности работы сооружения.:лома оси сооружения со стороны верхнего 55 бьефа, будет происходить отложение нано сов 10, которые со временем примут очерта, ние скосов верхних граней блоков 2 и 7 вдольном сечении 3. Это приводит к соанию трамплинов ломаного очертания в ане, которые благодаря их трамплинирускоростей течения за сооружением. В це- про лом это создает благоприятную структуру зд лотока для диа аодотока и защищаемого. . ол Еерегозащитное сооружение включает опоры 1 с размвценными на них паралелльными рядами плМЯ;.выполненные в вйде прямоугольной:трапецйи как в продольном, так и.в пдперечном сечении (фиг. 1). Причем скосы верхних боковых сторон плит 2 в и родольном сечении 3 (фиг, 2 и 3) и поперечном сечении 4 (фиг. 3) ориентированы в сторону . верхнего бьефа с образованием между плит 2 сквозных каналов 5(фиг. 1) в направлении защищаемого берега 6. Каждая плита 2 рас, положена на двух опарах 1, В сквозных каналах 5 рэзмещены аналогичные основным дополнительные плиты 7, установленные на двух опорах смежных плит 2 (фиг. 4-6) с образованием в плане зигзагообразного очертания оси сооружения 8 (фиг. 1), Скосы верхних граней дополнительных плит 7 ориентированы в сторону верхнего бьефа. Основные плиты 2 и дополнительные 7 в продольном и в поперечном сечениях выполнены в виде прямоугольной трапеции (фиг; 4-9).Берегозащитное сооружение работает следующим образом, При.подходе потока к сооружению он разделяется на две части. Одна часть потока огибает сооружение е плане, а другая проходит над ним(фиг. 1). Причем донные струи иэ части потока, проходящей через сооружение у защищаемого берега 6, транспортируют донные наносы и направляют их в ближайшей к защищаемому берегу 6 плитой 2 к берегу 6, где и происходит отложение(донные струи на фиг. 1 показаны пунктирными линиями). Струи из части потока, про. ходящей над сооружением, переливаясь через плиты трапецеидальной формы (основные 2 и дополнительные.7). стремятся пройти по нормали.к их осям (оси сооружения 8), отклоняясь тем самым от первоначального .направления (поверхностные струи показаны на фиг. 1 сплошными линиями). Прйчем склонение струй благодаря скосу плит 2 и в продольном сечении 3 в сторону верхнего бьефа и их расположению под углом к потоку происходит при любом уровне воды в реке, не превышающей пятикратной.высоты сооружения (результаты лабораторных исследований конструкции, проведенные в УИИВХ). Благодаря ломаному очертанию оси сооружения 8 в плане это приводит к взаимному отклонЕнию струй и их соударению в нижнем бьефе по всей длине сооружения, интенсивному перемешиванию потока и гашению кинетйческой энергии потока, уменьшению При работе сооружения в местах пере