Результат интеллектуальной деятельности: Грунтовая плотина с ядром и фильтрующим водосбросом

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к гидроузлам с грунтовыми плотинами и водосбросами.

Наиболее близкой по существующим признакам и достигаемому результату является грунтовая плотина с фильтрующим водосбросом, включающая противофильтрационный экран с гребнем и участком верхового откоса из водопроницаемого материала (камня, гальки и т.п.) за экраном в виде канала (патент на изобретение №2011735).

Недостатком этой конструкции является увеличение объема грунтовой плотины из-за необходимости устройства за экраном трапецеидального канала, что приводит к удорожанию плотины.

Целью изобретения является увеличение пропускной способности фильтрующего водосброса и уменьшение объема грунтовой плотины с ядром путем увеличения площади водоприемника фильтрующего водосброса с использованием железобетонных уголковых подпорных стен на гребне ядра и на основании грунтовой плотины у низового откоса.

Цель достигается тем, что грунтовая плотина, включающая тело из водопроницаемого материала (камня, галечника, щебня) и противофильтрационное ядро, непосредственно на гребне ядра имеет железобетонную уголковую подпорную стену с прорезями, как в фундаментной, так и в вертикальной плитах, общей площадью не менее 40% от общей площади плиты. Эта уголковая стена с прорезями является водоприемником фильтрующего водосброса. В основании плотины у низового откоса устанавливается железобетонная уголковая подпорная стена с прорезями в вертикальной плите, общей площадью не менее 40% от общей площади плиты, для прохода фильтрационного потока из плотины в нижний бьеф. Площадь прорезей не менее 40% обусловлена тем, что водопроницаемый материал тела плотины имеет пористость не менее 40%. Таким образом, обеспечивается проницаемость стены не менее проницаемости грунта.

Размещенная на гребне ядра железобетонная уголковая подпорная стена с прорезями, как в фундаментной, так и в вертикальной плитах, обеспечивает при повышении воды в водохранилище выше гребня экрана, во-первых, поступление воды в тело плотины через прорези в фундаментной и в вертикальной плитах, т.е. выполняет функцию водоприемника фильтрующего водосброса, а во-вторых, защищает тело плотины от воздействия волн. Отметка гребня плотины за уголковой подпорной стеной назначается не выше расчетного уровня воды УВВ, что приводит к снижению отметки гребня плотины и соответственно к уменьшению ее объема. Длина железобетонной уголковой подпорной стены с прорезями, как в фундаментной, так и в вертикальной плитах, назначается исходя из необходимой пропускной способности фильтрующего водосброса. На участках гребня плотины без фильтрующего водосброса устанавливаются такие же железобетонные уголковые подпорные стены, только без прорезей.

На Фиг. 1 изображен поперечный разрез грунтовой плотины из водопроницаемого материала (камня, галечника, щебня) с противофильтрационным ядром 1, с переходной зоной 2 со стороны верхнего бьефа и с переходными зонами 3 со стороны нижнего бьефа, с верховой 4 и низовой 5 призмами. Гребень ядра и переходных зон совпадает с расчетным уровнем УВ воды в водохранилище и на нем установлена железобетонная уголковая подпорная стена 6 с прорезями в вертикальной плите и в части фундаментной плиты, опирающейся на переходные зоны 3 и на низовую призму 5. Фундаментная плита железобетонной уголковой подпорной стены 6 имеет зуб 7 для обеспечения плотного прилегания ее к ядру 1 и снижения контактной фильтрации. Отметка гребня 8 плотины за уголковой подпорной стеной назначается не выше максимального уровня воды УВВ. В основании плотины 9 в пределах низовой призмы 5 установлена железобетонная уголковая подпорная стена 10 с прорезями в вертикальной плите. Стрелками показано направление фильтрации воды через железобетонную уголковую подпорную стену 6 на гребне плотины, в теле плотины с кривой депрессии 11 и через железобетонную уголковую подпорную стену 10. Пунктиром показан контур грунтовой плотины 12 без устройства фильтрующего водосброса. Объем предлагаемой конструкции грунтовой плотины с ядром и с фильтрующим водосбросом (на рисунке показан сплошной линией) меньше объема традиционной конструкции грунтовой плотины с ядром без фильтрующего водосброса (на рисунке показан пунктирной линией).

Плотина с фильтрующим водосбросом работает следующим образом. При паводке уровень воды в водохранилище поднимается выше расчетного уровня УВ до максимального уровня УВВ и вода начинает фильтровать вниз через сквозные отверстия в вертикальной плите и части фундаментной плиты, опирающейся на материал переходных зон 3и низовой призмы 5 уголковой подпорной стены 6, с образованием кривой депрессии 11 в низовой призме 5, а затем выходит в русло реки через сквозные отверстия в вертикальной плите уголковой подпорной стены 10.

В прототипе канал за экраном образуется за счет смещения плоскости верхового откоса - водоприемника фильтрующего водосброса на величину ширины канала, что приводит к необходимости соответствующего увеличения профиля грунтовой плотины (и соответственно ее объема и стоимости). Применение предлагаемой конструкции грунтовой плотины с ядром и с фильтрующим водосбросом позволяет уменьшить стоимость гидроузла за счет уменьшения объема тела грунтовой плотины, а также за счет отказа от берегового водосброса или его уменьшения.