Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ПОДТОПЛЕНИЯ ПОЙМЫ РЕК ПАВОДКОВЫМИ ВОДАМИ

Изобретение относится к области речной гидравлики, а именно к способу снижения подтопления поймы рек во время прохождения паводка.

Известен способ защиты от подтопления пойм рек путем аккумуляции части речного стока в период прохождения больших расходов реки в специально созданных искусственных бассейнах (водохранилищах, прудах) и сброса накопленных объемов воды в меженный период или использования их для нужд народного хозяйства (Гидрология и гидротехнические сооружения / Г.Н. Смирнов, Е.В. Курлович (и др.); под ред. Г.Н. Смирнова. - М.: Высш. шк., 1988. - 472 с.; Гидротехнические сооружения: справочник проектировщика / под ред. В.П. Недриги. - М., 1983. - 544 с.).

Недостатки этого способа, при всей его эффективности, состоят в огромной капиталоемкости, больших сроках строительства, необходимости вывода из народнохозяйственного оборота больших территорий, существенных изменениях климатических факторов, возникновении трудно решаемых экологических проблем.

Известен способ сброса воды в водоносный слой грунта с помощью водопоглощающего (абсорбирующего) колодца ([Агроскин И.И. Гидравлика / И.И. Агроскин, Г.Т. Дмитриев, Ф.И. Пикалов. - М.-Л.: Энергия, 1964. - 352 с. С. 307]; [Чугаев Р.Р. Гидравлика (техническая механика жидкости) / Р.Р. Чугаев. - Л.: Энергия, 1971. - 552 с. С. 457]; [Штеренлихт Д.В. Гидравлика / Д.В. Штеренлихт. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 640 с. С. 551]).

Недостаток этого способа состоит в том, что он применялся для сброса воды с помощью принудительной закачки, например, насосами, и динамический уровень в колодце располагался ниже дневной поверхности земли.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является снижение уровней подтопления поймы рек паводковыми водами без использования насосов.

Указанная задача решается тем, что в способе снижения подтопления поймы рек паводковыми водами в период, предшествующий паводку, в пониженных точках рельефа поймы реки, при наличии подруслового потока или на тех ее участках, на которых геологическое строение грунта может обеспечить аккумуляцию значительных объемов воды, при отсутствии подземных инженерных сооружений, со стороны одного или обоих берегов строят абсорбирующие вертикальные или наклонные скважины, входные сечения которых затем перекрывают водонепроницаемыми крышками. Согласно изобретению, ко времени подхода паводковой волны крышки снимают, и паводковую воду под действием силы тяжести сбрасывают вниз, аккумулируя ее в подземных слоях грунта или направляя в подрусловые потоки, за счет чего снижают уровень подтопления поймы или почти полностью предотвращают затопление поймы.

После прохождения паводковой волны крышки возвращают в исходное положение, при котором входное сечение скважины будет перекрыто. Частоту расположения на пойме водопоглощающих колодцев определяют гидравлическим расчетом.

Абсорбирующие скважины, предназначенные для приема паводковых вод, конструктивно выполняют так, чтобы, с одной стороны, они обеспечивали целостность и работоспособность конструкции во всем предполагаемом диапазоне уровней затопления поймы и, одновременно, защиту грунтовых массивов от проникновения в них крупных продуктов поверхностного размыва (валунов, крупных камней, фрагментов растительности, щепы и т.п.). Для этого входное сечение скважины перекрывают сороудерживающей решеткой, а вокруг этого сечения после предварительной планировки дневной поверхности устраивают отмостку из какого-либо трудно размываемого материала (бетона, железобетона, асфальта и т.п.) по подготовке с небольшим уклоном (0,0005-0,005) к скважине. Ширину отмостки рассчитывают по допускаемым скоростям для выбранного материала отмостки. Верхнюю часть скважины укрепляют обсадными трубами (кольцами). Водонепроницаемые крышки скважин прикрепляют к массиву грунта с помощью анкеров и гибких связей (цепей или каким-либо другим способом).

Преимущества предлагаемого способа снижения подтопления поймы рек паводковыми водами состоят в том, что он не требует вывода из народнохозяйственного оборота больших территорий, может выполняться за более короткое, чем строительство водохранилищ, время, не приводит к существенным изменениям климатических факторов, возникновениям трудно решаемых экологических проблем, не требует использования насосного оборудования и, в целом, является менее затратным по сравнению с другими традиционными способами регулирования речных русел.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вертикальный разрез совершенного абсорбирующего колодца (скважины), на фиг. 2 - вертикальный разрез несовершенного абсорбирующего колодца.

Способ снижения подтопления поймы реки паводковыми водами осуществляется следующим образом.

В период, предшествующий паводку, в пониженных точках рельефа поймы реки, при наличии подруслового потока или на тех ее участках, на которых геологическое строение грунта может обеспечить аккумуляцию значительных объемов воды, при отсутствии подземных инженерных сооружений, со стороны одного или обоих берегов строят абсорбирующие вертикальные или наклонные скважины 1 (фиг. 1), верхнюю часть которой укрепляют обсадной трубой 2 или обсадными кольцами (не показаны). Входное сечение 3 скважины 1 перекрывают сороудерживающей решеткой 4 и водонепроницаемой крышкой 5 с монтажной петлей 6, которую через гибкую связь 7 крепят к анкеру 8. Подход к входному сечению скважины 1 выполняют в виде отмостки 9 по слою подготовки 10 с предварительной планировкой дневной поверхности земли с уклоном 0,0005-0,005 к скважине. Для предотвращения повреждения водоносного пласта грунта 11 нижнее сечение 12 обсадной трубы (обсадных колец) 2 опускают ниже естественного уровня грунтовых вод 13 на величину h≈0,3-0,5 м, в концевую часть скважины для предотвращения гидромеханической суффозии грунта устанавливают сетчатый фильтр 14, а для защиты подстилающего слоя 15 устраивают засыпку из гравия, щебня и крупного камня 16, выполненную по схеме обратного фильтра.

При подходе к створу, в котором построена абсорбирующая скважина, паводковой волны водонепроницаемую крышку 5 с помощью монтажной петли 6 снимают с входного сечения 3 и паводковую воду под действием силы тяжести, без принудительной закачки, без использования насосного оборудования сбрасывают вниз, аккумулируя ее в подземных слоях грунта 11 или направляя в подрусловые потоки, за счет чего снижают уровень подтопления поймы или почти полностью предотвращают затопление поймы.

После прохождения волны паводка и оголения входного сечения 3 скважины 1 производят очистку отмостки 9 и сороудерживающей решетки 4 от накопленного за время затопления мусора, проверяют состояние анкера 8, гибкой связи 7 и водонепроницаемой крышки 5, и с помощью монтажной петли 6 возвращают крышку 5 в исходное положение, при котором входное сечение 3 перекрывается.

Таким образом, наличие заблаговременно построенных скважин, соответствующая их эксплуатации и обслуживание позволяют существенно снизить негативные последствия затопления поймы рек во время паводков.

Источники информации

1. Агроскин И.И. Гидравлика / И.И. Агроскин, Г.Т. Дмитриев, Ф.И. Пикалов. - М.-Л.: Энергия, 1964. - 352 с.

2. Чугаев Р.Р. Гидравлика (техническая механика жидкости) / Р.Р. Чугаев. - Л.: Энергия, 1971. - 552 с.

3. Штеренлихт Д.В. Гидравлика / Д.В. Штеренлихт. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 640 с.