устройство для перекрытия русла реки

Формула изобретения

1. Устройство для перекрытия русла реки, включающее поперечно расположенные перемычки из местного материала и проран, размеры которого определены величиной неразмывающей скорости течения воды для этого местного материала, и пространственную сквозную конструкцию, установленную в проране, отличающееся тем, что дно русла реки в проране снабжено сеткой, на которой установлена поперек русла пространственная сквозная конструкция, выполненная в виде стержневой призмы, концы которой закреплены в соответствующих концах поперечно расположенных перемычек из местного материала, продольные образующие призмы последовательно соединены между собой поперечными связями, а опорная грань и грань со стороны нижнего бьефа снабжены изнутри сеткой, прикрепленной к соответствующим частях призмы, сетка в зоне прорана покрыта крупнозернистым материалом, крупность которого определена размерами ячеек сетки, при этом пространственная сквозная конструкция заполнена несвязным материалом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сетки выполнены плетеными.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сетки выполнены из прутков, жестко связанных между собой в узлах пересечения.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пространственная сквозная конструкция выполнена в виде трехгранной призмы.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пространственная сквозная конструкция выполнена в виде четырехгранной призмы, нижняя продольная образующая которой со стороны верхнего бьефа соединена стержневыми связями с верхней продольной образующей со стороны нижнего бьефа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к перекрытию русла реки при строительстве гидросооружений на реках с легкоразмываемыми руслами.

Известно устройство для перекрытия русла реки, включающее поперечно расположенные перемычки из местного материала и проран, размеры которого определены величиной неразмывающей скорости течения воды для этого местного материала, заполненный несвязным материалом, крупность которого увеличивается к центру прорана. (Ясинецкий В.Г. и др. Организация и технология гидромелиоративных работ. Москва, Агропромиздат, 1986, с.289, рис.181).

Недостатком известного устройства является необходимость использования для прорана материала с увеличивающейся крупностью вплоть до применения искусственного негабаритного материала на завершающей стадии закрытия прорана и повышенные потребность объема материала и интенсивность его доставки вследствие выноса его части потоком в нижний бьеф из прорана за пределы зоны размещения перемычки.

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является устройство для перекрытия русла реки, включающее поперечно расположенные перемычки из местного материала и проран, размеры которого определены величиной неразмывающей скорости течения воды для этого местного материала, и пространственную сквозную конструкцию, установленную в проране (авторское свидетельство СССР № 1663097, МПК Е02В 7/06, опубликованное 15.07.1991).

Недостаток этого известного устройства для перекрытия русла реки заключается в слабой энергогасящей способности пространственной сквозной конструкции, установленной в проране, и повышенной потребности объема материала отсыпки вследствие выноса его части потоком в нижний бьеф из прорана за пределы зоны размещения перемычки.

Задачей настоящего изобретения является повышение экономичности и упрощение производства работ при перекрытии русла реки, сложенного из легкоразмываемого материала, за счет снижения крупности материала перекрытия прорана и уменьшения его потребного объема.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве для перекрытия русла реки, включающем поперечно расположенные перемычки из местного материала и проран, размеры которого определены величиной неразмывающей скорости течения воды для этого местного материала, и пространственную сквозную конструкцию, установленную в проране, согласно изобретению, дно русла реки в проране снабжено сеткой, на которой установлена поперек русла пространственная сквозная конструкция, выполненная в виде стержневой призмы, концы которой закреплены в соответствующих концах поперечно расположенных перемычек из местного материала, продольные образующие призмы последовательно соединены между собой поперечными связями, а опорная грань и грань со стороны нижнего бьефа снабжены изнутри сеткой, прикрепленной к соответствующим частям призмы, сетка в зоне прорана покрыта крупнозернистым материалом, крупность которого определена размерами ячеек сетки, при этом пространственная сквозная конструкция заполнена несвязным материалом.

Сетки могут быть выполнены плетеными или из прутков, жестко связанных между собой в узлах пересечения.

Пространственная сквозная конструкция может быть выполнена в виде трехгранной призмы или в виде четырехгранной призмы, нижняя продольная образующая которой со стороны верхнего бьефа соединена стержневыми связями с верхней продольной образующей со стороны нижнего бьефа.

Сущность изобретения заключается в том, что пространственная сквозная конструкция, установленная поперек прорана, является несущей конструкцией, передающей грунту перемычек гидродинамическое воздействие воды, воспринимаемое материалом перекрытия русла, заполняющим пространственную сквозную конструкцию, и передаваемое сеткой, укладываемой изнутри пространственной сквозной конструкции. Сетка, уложенная на дно прорана, обеспечивает предотвращение подмыва основания русла под пространственной сквозной конструкцией при увеличении перепада уровней воды на проране по мере его стеснения путем закрытия верхового откоса ямы размыва, образующейся за прораном в зоне повышенных скоростей потока.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен разрез 1-1 по продольной оси перемычек; на фиг.2 - план прорана; на фиг.3а и 3б представлены варианты поперечного сечения пространственной сквозной конструкции, разрез 2-2 на фиг.1 вдоль прорана.

На фиг.1 и 2 представлена схема конструкции перекрытия русла 1 реки с помощью двух поперечных перемычек 2 и 3. Высота перемычек 2 и 3 определяется величиной расчетного уровня 4 воды в момент закрытия прорана. Гребень 5 перемычек 2 и 3 определяется требуемой величиной его превышения над расчетным уровнем 4.

Устройство для перекрытия русла 1 сооружают следующим образом. Предварительно перед началом возведения перемычек 2 и 3 на дно русла 1 реки в зоне будущего прорана укладывают сетку 6, на которую устанавливают пространственную сквозную конструкцию, выполненную в виде пространственной стержневой призмы, состоящей из продольных стержней 7. Внутри пространственной стержневой призмы опорную грань и грань со стороны нижнего бьефа закрывают сеткой 8, после чего концы пространственной стержневой призмы закрепляют в соответствующих концах перемычек 2 и 3 из местного материала, а пространственную стержневую призму заполняют несвязным материалом 9, крупность которого должна быть больше размера ячеек сетки 8. Сетку 6 со стороны нижнего бьефа прорана покрывают несвязным материалом 10, крупность которого должна быть больше размера ячеек сетки 6. Пространственная сквозная конструкция, выполненная в виде треугольной призмы, представлена на фиг.3а, а в виде четырехгранной призмы представлена на фиг.3б.

Продольные размеры пространственной сквозной конструкции определяются размерами прорана и необходимой величиной заделки ее концов в перемычки 2 и 3. Продольные стержни 7 пространственной стержневой призмы между собой соединяют последовательно стержневыми связями 11. В пространственной сквозной конструкции, выполненной в виде четырехгранной призмы, дополнительно устанавливают поперечные стержневые связи 12, соединяющие нижний продольный стержень 7 со стороны верхнего бьефа и верхний продольный стержень 7 со стороны нижнего бьефа. В плоскости опорной грани поперечные стержневые связи 11 устанавливают наклонно к продольным стержням 7, обеспечивая тем самым жесткость опорной грани в поперечном направлении, а в других гранях поперечные стержневые связи 11 и 12 устанавливают перпендикулярно к ним. Такое размещение стержневых связей 11 и 12 обеспечивает повышенную гибкость остальных граней, что позволяет пространственной сквозной конструкции при ее загрузке крупнозернистым несвязным материалом 9 прогибаться в вертикальной плоскости, принимая форму дна в поперечном сечении прорана, и осуществлять наиболее тесный контакт с руслом 1 реки, предупреждая тем самым вынос грунта из зоны прорана. Сетку 8, укладываемую изнутри пространственной стержневой призмы, крепят к соответствующим стержням 7 и стержневым связям 11 и 12, которые воспринимают нагрузку на сетку 8 от веса несвязного материала 9 и гидродинамического воздействия воды и передают ее на концевые участки перемычек 2 и 3. Для предварительного обеспечения устойчивости пространственная сквозная конструкция может быть заанкерена, необходимость чего определяется расчетом.

Пространственная сквозная конструкция треугольной формы в поперечном сечении имеет меньший расход материала, но и меньшую устойчивость на опрокидывание, что требует большей величины заделки в перемычки 2 и 3 и большего объема крупнозернистого несвязного материала 9 для обеспечения устойчивости на сдвиг. Окончательный выбор формы поперечного сечения пространственной сквозной конструкции определяется расчетами.

Устройство для перекрытия русла реки работает следующим образом. По мере отсыпки крупнозернистого несвязного материала 9 скорость потока у торцов перемычек 2 и 3 уменьшается, что обеспечивает возможность выполнения перемычек 2 и 3 вне пространственной сквозной конструкции из местного материала. В проране увеличивающаяся скорость воды вызовет размыв основания русла 1 и понижение его дна ниже зоны размещения сетки 6, вследствие чего из-под нее произойдет вынос грунта. Под действием веса несвязного материала 10 сетка 6 будет опускаться и закрывать откос образующейся ямы размыва, предупреждая ее распространение в сторону перемычек 2 и 3. По мере заполнения пространственной сквозной конструкции крупнозернистым несвязным материалом 9 расход потока будет уменьшаться до величины фильтрационного расхода через крупнозернистый несвязный материал 9.

Технический результат, получаемый от изобретения, состоит в том, что обеспечивается возможность перекрытия русла реки местным материалом с использованием минимального количества крупнозернистого материала без необходимости применения искусственных негабаритных строительных материалов.