модуль берегового защитного сооружения

Формула изобретения

Модуль берегового защитного сооружения, n-камерный (n=1, 2, 3, .., m), закрытый, конструктивные элементы которого выполнены из мягкого водонепроницаемого и водостойкого материала заданной прочности и составляют герметичную оболочку-корпус модуля, усиленную поперечными вантами, модуль в поперечном сечении имеет форму треугольника или полусферы, внутри разделен перегородками на n камер, днище и торцы жестко соединены с корпусом, модуль снабжен стыковочными поясами со сквозными карманами для вставления в них стыковочных тросов (вант), снаружи стыковочные пояса снабжены поперечными фартуками для герметизации, каждая камера модуля снабжена в верхней части заливными клапанами, а в нижней части - сливными клапанами, нижняя камера модуля снабжена продольным фартуком герметизации для плотного прилегания и узлами крепления к грунту.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а именно к сооружениям для защиты речных берегов и других водоемов от паводков и наводнений.

В различных регионах Земли ежедневно возникают катаклизмы: землетрясения, наводнения, пожары, обвалы, катастрофы, от которых страдают люди и окружающая среда.

Для оказания помощи людям и окружающей среде необходимы различные аварийно-спасательные средства, в том числе и средства для защиты от наводнений и паводков.

Ежегодно во многих регионах в Российской Федерации и в других странах мира наводнения разрушают прибрежные зоны, затопляют большие площади, уничтожают урожаи, разрушают населенные пункты.

При наводнениях гибнут люди. Ущерб от наводнений исчисляется сотнями миллиардов долларов, а моральные убытки от наводнений невозможно подсчитать.

Таким образом, создание эффективных сооружений для защиты от наводнений и паводков является актуальной задачей.

Анализ аналогов показывает следующее.

Берегозащитными дамбами обычно называют располагаемые возле береговой линии сооружения откосного профиля в виде грунтовой насыпи или конструкции из других материалов, служащие для предупреждения затопления берегов в периоды высоких вод и ветровых нагонов.

Наиболее распространенный способ защиты - возведение земляных оградительных дамб различных очертаний в плане.

Дамбы устраивают насыпным (сухим) или намывным способом в виде насыпей трапецеидального поперечного сечения. Производство работ усложняется одновременным проведением укрепительных работ. При неблагоприятных грунтах в основании дамб устраивают песчаные подушки, каменные постели, дрены, погружают сваи и применяют другие методы укрепления грунтов. К наиболее распространенным видам укрепления грунтовых откосов дамб относятся каменная наброска, мощение и габионы.

Известны различные насыпи и дамбы, которые изготавливаются из глин и суглинков, из супесей, из песков, из крупнообломочных грунтов, из моренных грунтов, а также из смесей этих материалов (“Рекомендации по использованию аналогов для проектирования и строительства насыпей и плотин” - М.: Энергоатомиздат, 1984).

Известен способ крепления берега реки по а.с. СССР №1778215, Е 02 В 3/06 от 02.01.91, включающий установку вертикальных анкеров в скальном грунте и заглубление ниже поверхности возможного размыва, а верхнюю часть заанкеривают в берег, на поверхность несвязного грунта вдоль анкеров укладывают крупные элементы, например камни или бетонные блоки, расстояние между анкерами принимают не превышающим размеры этих крупных элементов.

Известно устройство для предохранения берега от размыва, включающее установленные в ряд вдоль береговой линии торообразные блоки, насаженные на вертикальные сваи и соединенные между собой, и блоки, уложенные вертикальными штабелями и заполненные балластом, сверху блоков уложены пригрузочные балки, выполненные по краям с вырезами, соответствующими по форме поперечному сечению свай (пат. РФ №2050430, Е 02 В 3/12 от 05.05.91).

Известно оградительное сооружение, включающее растверк на вертикальных свайных опорах с верхним и нижним строениями в виде крупноблочных элементов коробчатой конструкции, разделенных на отсеки для пропускания свайных опор, установленных один на другой и опирающихся посредством нижнего крупноблочного элемента в форме двутавровой конструкции в плане на упоры, закрепленные на свайных опорах. Крупноблочные элементы верхнего строения выполнены в виде вертикальных волнозащитных экранов и закрепленных на них по обе стороны экранов коробов. Расположенные на уровне поверхности дна нижние крупноблочные элементы соединены посредством общих осей и отверстий, расположенных в соседних смежных стенках. Нижний крупноблочный элемент снабжен днищами-перегородками, расположенными на крайних отсеках. В крупноблочных элементах, расположенных в зоне переменного горизонта воды на уровне поверхности дна, а также между ними пространство отсеков вокруг свайных опор заполнено монолитным бетоном на разную высоту (пат. РФ №2040632, Е 02 В 3/06 от 18.05.92).

Известен блок-секция берегозащитного сооружения, включающий две пары блоков с щелевидными отверстиями и двумя парами вертикальных прорезей, расположенных на торцах блока, на разных расстояниях от его краев (пат. РФ №2048638, Е 02 В 3/06 от 16.09.92).

Известен способ защиты территорий от затопления при подъеме уровня воды в открытой акватории, включающий возведение ограждающих сооружений и водопропускных устройств. Территорию окружают ограждающими сооружениями, выполненными в виде замкнутого контура. Ограждающие сооружения выполняют в виде дамб. Водопропускные устройства имеют отверстия с затворами (пат. РФ №2032018, Е 02 В 1/00 от 23.02.90).

Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод:

известные берегозащитные сооружения являются материалоемкими, сложными конструктивно;

ограничена область их применения из-за конструктивных особенностей;

сборка сооружений сложна, трудоемка, занимает много времени;

заграждения, насыпи, дамбы и другие временные сооружения, возводимые ежегодно, требуют больших затрат, расхода материалов, трудоемки;

не обеспечивается надежная защита от наводнений.

Технической задачей изобретения является повышение надежности эксплуатации берегозащитных сооружений; удовлетворение потребности в аварийно-спасательных средствах от наводнений и других стихийных бедствий в Российской Федерации и за ее пределами; удешевление изготовления берегозащитных сооружений; оперативное возведение защиты от наводнений.

Для решения поставленной задачи предлагается модуль берегового защитного сооружения n-камерный (n-1, 2, 3,..., m), закрытый, конструктивные элементы выполнены из мягкого водонепроницаемого и водостойкого материала заданной прочности, модуль в поперечном сечении усилен вантами и имеет форму треугольника или полусферы, внутри модуль разделен на n камер горизонтальными жестко закрепленными перегородками, днище модуля жестко соединено с корпусом, модуль снабжен стыковочными поясами со сквозными карманами для вставления в них тросов (вант), модуль также снабжен наружными поперечными фартуками герметизации стыковочных поясов, нижняя камера модуля снабжена продольным фартуком герметизации для плотного прилегания к грунту, каждая камера модуля снабжена в верхней части заливными клапанами, а в нижней части сливными клапанами, нижняя камера модуля снабжена узлами крепления к грунту.

На фиг.1 изображено берегозащитное сооружение из модулей, многокамерных закрытых, общий вид, на фиг.2 - модуль однокамерный закрытый берегозащитного сооружения; на фиг.3 - модуль многокамерный закрытый берегового сооружения. Передний торец условно снят.

На чертежах показано: 1 - модуль берегового защитного сооружения (МБЗС), 2 - оболочка модуля (ОМ), 3 - камера верхняя (KB), 4 - камера средняя (КС), 5 - камера нижняя (КН), 6 - горизонтальная перегородка (ГП), 7 - пояс стыковочный (ПС), 8 - сквозной карман для стыковочного троса (ванты) (СКСТ), 9 - наружный поперечный фартук (НПФ), 10 - торец оболочки (ТО), 11 - днище оболочки (ДО), 12 - ванта усиления оболочки (ВУО), 13 - люверса, 14 - анкер, 15 - заливной клапан (ЗК), 16 - сливной клапан (СК), 17 - нижний фартук (НФ).

Модуль 1 может быть выполнен однокамерным, двухкамерным, трехкамерным, n-камерным. Камеры выполнены герметичными. В модуле камеры разделены жестко закрепленными перегородками - ГП 6. Береговое защитное сооружение монтируется на берегу из требуемого количества модулей 1 в полевых условиях и закрепляется к грунту анкерами 14 через люверсы 13 или набережной специальными узлами крепления. Корпусом модуля 1 является оболочка 2, состоящая из отдельных герметичных камер, разделенных ГП 6. В поперечном сечении оболочка 2 модуля 1 усилена ВУО 12. Модули 1 соединяются через ПС 7 тросами (вантами). Сверху ПС 7 закрываются НПФ 9, которые препятствуют проникновению воды между модулями 1.

Гидропневматические береговые заграждения, составленные из предлагаемого модуля, монтируются вдоль реки или водоема и предназначены для защиты береговой зоны от наводнений и для препятствия проникновения воды в прибрежные районы при повышении уровня воды в реке (водоеме), прорыве плотины и других нарушениях уровня воды в бассейне.

Гидропневматические модули берегозащитные n-камерные закрытые предназначены преимущественно для защиты от наводнений городов и населенных пунктов с благоустроенными берегами, покрытыми асфальтом, железобетонными плитами, гранитом и другими твердыми настилами.

Модули 1 заблаговременно заливаются водой через заливные клапаны - ЗК 15, начиная с нижней камеры - КН 5, затем КС 4, затем КВ 3. Освобождение камер от воды производят в обратной последовательности (т.е. начинают с КВ 3). Число герметичных камер выбирается исходя из размера и объема берегового защитного сооружения. Чем больше объем модуля 1, тем большим количеством ГП 6 разделяют оболочку 2. Это увеличивает прочность и устойчивость модуля 1 и надежность ОМ 2.

Подготовленное таким образом сооружение является надежным препятствием для проникновения воды в прибрежные районы.

Смонтированное берегозащитное сооружение - это монолитное береговое заграждение - устанавливается вдоль берега на грунт или на твердое покрытие набережной населенного пункта и закрепляется через люверсу анкерами или другими узлами крепления.

Наличие раздельных камер создает возможность заполнять модуль водой в зависимости от высоты ожидаемого уровня воды бассейна. Если подъем уровня воды ожидается не большой, достаточно заполнить водой только КН 5, не заполняя КС 4 и КВ 3. Если подъем уровня увеличивается, тогда заполняются водой КС 4 и КВ 3.

Когда необходимость в заграждении отпадает, камеры модулей освобождают от воды через сливные клапаны в обратной последовательности, начиная с верхней камеры, затем средние камеры, затем нижняя камера.

Надежных постоянных средств защиты от наводнений в настоящее время нет, особенно при высоком уровне воды, который зачастую нельзя предсказать.

Кроме дешевизны, надежности, простоты конструкции и сборки предлагаемого берегозащитного сооружения, его можно заблаговременно складировать и хранить в прибрежных районах.

В собранном виде модули компактны, хранятся в чехлах или в специальной таре, занимают мало места. В сложенном виде модули перевозятся любым видом транспорта.

Модули 1 могут изготавливаться отдельными сериями разных размеров в зависимости от требований.