способ профилактического спуска воды из прорывоопасного озера

Формула изобретения

Способ профилактического спуска воды из прорывоопасного озера, включающий создание канала через озерную перемычку для стока воды из прорывоопасного озера, отличающийся тем, что канал через озерную перемычку для стока воды из озера создают взрывом в межень при наинизшем уровне воды в озере, причем взрывное устройство закладывают в тело озерной перемычки, в том числе и под водой, заблаговременно при положительных температурах, а подрыв осуществляют при отрицательных температурах окружающей среды.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области водохозяйственного строительства и предупреждения опасных стихийных явлений и может быть использовано для снижения вероятности возникновения катастрофических селей и паводков.

Известен способ профилактического спуска воды из прорывоопасного озера, включающий устройство траншейного водосброса через озерную перемычку для предотвращения прорыва озера [1, с.7, табл.1; с.9, п.3.32].

Недостатком известного способа профилактического спуска воды из прорывоопасного озера является высокая вероятность возникновения катастрофических селей и паводков по руслу селеносной реки, обусловленная тем, что водосброс (траншейный) предназначен только для предотвращения перелива воды через верх озерной перемычки. При этом глубина и объем воды в озере имеют наибольшие значения, близкие к максимальным, а потому сохраняется высокая вероятность прорыва озерной перемычки по нижеследующим причинам с последующим возникновением катастрофических селей и паводков:

- в результате механической суффозии грунта тела озерной перемычки, насыщения ее водой и гидродинамического воздействия на нее фильтрационного потока;

- в результате более интенсивного разрушения и обвала концевого участка подпитывающего ледника, контактирующего с высоким уровнем воды озера, с выплеском части объема воды из озера поверх озерной перемычки с размывом последней [2, с.73, 95, 105, 106 и др.; 3, с.42];

- в результате протаивания (термической эрозии) и всплытия “мертвых” погребенных льдов, формирующих тело озерной перемычки [2. с.95, 105 и др.; 3, с.42, 43];

- в результате прогрессирующего размыва дна (в глубину) и откосов (в ширину) траншейного водосброса на озерной перемычке из-за увеличивающихся значений глубины и расхода переливающегося потока воды.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков (прототипом) является способ профилактического спуска воды из прорывоопасного озера, включающий создание канала через озерную перемычку для стока воды из прорывоопасного озера [4].

Недостатком известного способа профилактического спуска воды из прорывоопасного озера является высокая вероятность возникновения катастрофических селей и паводков по руслу селеносной реки, обусловленная тем, что при сбросе воды через озерную перемычку по каналу при значительных глубинах и объемах воды в прорывоопасном озере сохраняется реальная угроза прорыва озерной перемычки по следующим причинам:

- в результате механической суффозии грунта тела озерной перемычки, насыщения ее и гидродинамического воздействия на нее фильтрационного потока;

- в результате более интенсивного разрушения и обвала концевого участка подпитывающего ледника, контактирующего с более высоким уровнем воды озера, с выплеском части объема воды из озера поверх озерной перемычки с размывом последней [2, с.73, 95, 105, 106; 3, с.42];

- в результате протаивания (термоэрозии) и всплытия “мертвых” погребенных льдов, формирующих тело озерной перемычки [2, с.73, 95, 105 и др.; 3, с.42, 43];

- в результате прогрессирующего размыва дна (в глубину) и откосов (в ширину) траншейного водосброса на озерной перемычке из-за увеличивающихся значений глубины и расхода переливающегося потока воды.

При вышеуказанном прорыве (даже в не селеопасный период) озерной перемычки, ограждающей наполненное ледниковое (моренное) озеро, появляется высокая вероятность возникновения наиболее крупных типов селя [2, с.104].

Целью заявленного изобретения является снижение вероятности возникновения катастрофических селей и паводков в русле селеносной реки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе профилактического спуска воды из прорывоопасного озера, включающем создание канала через озерную перемычку для стока воды из прорывоопасного озера, канал через озерную перемычку для стока воды из озера создают взрывом в межень при наинизшем уровне воды в озере, причем взрывное устройство закладывают в тело озерной перемычки, в том числе и под водой, заблаговременно при положительных температурах, а подрыв осуществляют при отрицательных температурах окружающей среды. “Межень - фаза водного режима реки, ежегодно повторяющаяся в одни и те же сезоны, характеризующиеся малой водностью, длительным стоянием низкого уровня... вследствие уменьшения питания...” [5, с.98]. В заявленном изобретении межень охватывает в основном зимний период - от поздней осени до ранней весны.

Известен способ спуска воды через прорези в отложениях наносов в верхних бьефах водозаборных гидроузлов в межень [6, с.154-155]. В известном способе осуществляется промыв отложившихся наносов в верхнем бьефе водозаборных гидроузлов. При этом промывку стремятся обеспечить при максимальных уровнях воды верхнего бьефа с созданием бурного течения потока с наибольшими скоростями для возможно более интенсивного размыва отложений наносов и их транспортирования.

Промывка же верхнего бьефа в межень с устройством прорези в наносах - это малоэффективная вынужденная попытка как-то использовать любой расход воды, сбрасываемый в нижний бьеф, для смыва наносов, заполнивших верхний бьеф [6, с.154].

В предлагаемом же способе профилактического спуска воды из прорывоопасного озера, включающем создание канала через озерную перемычку для стока воды из прорывоопасного озера, создание канала через озерную перемычку для стока воды из озера взрывом в межень при наинизшем уровне воды в озере, причем с закладкой взрывного устройства в тело озерной перемычки, в том числе и под водой, заблаговременно при положительных температурах и подрывом при отрицательных температурах окружающей среды, обеспечивает снижение вероятности возникновения катастрофических селей и паводков в русле селеносной реки за счет следующих факторов:

- в межень при наинизшем уровне воды в озере, глубина и объем воды в озере соответствуют наименьшим их значениям и спуск воды по каналу через озерную перемычку не может вызвать обвального размыва и разрушения последней в связи с наименьшими значениями гидростатического давления и расходов воды, объемов насыщения тела перемычки, а также недостаточностью водной составляющей селя для формирования крупных водокаменных (грязевых) потоков;

- в межень (в зимний период) при наинизшем уровне воды в озере чрезвычайно низка вероятность обвала концевого участка подпитывающего ледника в озеро с выплеском ее воды поверх озерной перемычки, а также практически исключается возможность протаивания (термоэрозии) и всплытия “мертвых” погребенных льдов в теле озерной перемычки с разрушением последней;

- в зимний период физико-механические свойства грунтов, слагающих русло селеносной реки, а также боковых осыпей, имеют более повышенные прочностные свойства из-за смерзания частиц грунта между собой, замерзания мелких ручьев и воды в порах грунта, поэтому при спуске воды из озера в межень поток воды насыщается твердой грунтовой составляющей в гораздо меньшей степени, чем в теплое время года, что также снижает вероятность возникновения мощного селевого потока;

- создание канала для стока воды из озера в межень при наинизшем уровне воды в озере позволит также безопасно малыми расходами сбрасывать все возрастающие объемы талых вод при наступлении теплых месяцев и увеличении таянии снега и подпитывающего ледника без аккумуляции этих вод до больших опасных объемов;

- создание канала через озерную перемычку для стока воды из озера в межень при наинизшем уровне воды в озере взрывами (на выброс, ракетным обстрелом и др.) позволяет упростить проведение работ в труднодоступных для механизмов районах и, особенно, в зимний период;

- закладка взрывных устройств в тело озерной перемычки, в том числе и под водой, заблаговременно при положительных температурах и подрыв их при отрицательных температурах окружающей среды дает возможность провести все подготовительные работы по созданию канала взрывами на выброс в теплое время года, когда доступ к прорывоопасному озеру относительно прост. Кроме этого, подрыв взрывных устройств в зимнее время позволяет также максимально эффективно использовать энергию взрыва в смерзшихся грунтах озерной перемычки.

Предлагаемый способ профилактического спуска воды из прорывоопасного озера осуществляют следующим образом. По данным аэрофото- и космических снимков, гидрологических обследований и натурных наблюдений, проводимых в летнее время, в том числе и путем облета горных районов, предварительно фиксируют прорывоопасные озера, возникшие в верховьях селеносных рек. Затем экспедиционными исследованиями определяют основные параметры этих озер (максимальные глубины и объемы воды, тип озерной перемычки, характер питания, режим и динамику изменения уровней воды в течение года, в том числе и в межень и т.д.). Это дает возможность оценить степень опасности возникновения катастрофических селей и паводков при прорыве рассматриваемых озер. По результатам проведенной оценки принимают решение о профилактическом спуске воды из озера путем создания канала через озерную перемычку взрывом в межень при наинизшем уровне воды в озере, причем с закладкой взрывного устройства в тело озерной перемычки, в том числе и под водой, заблаговременно при положительных температурах, и подрывом при отрицательных температурах окружающей среды. Вода из озера начинает сбрасываться по каналу в русло селеносной реки, но поскольку глубина и объем воды в озере в межень становятся наименьшими, то сбрасываемый расход воды практически не может быть причиной возникновения катастрофических селей и паводков по селеносной реке. Кроме этого, грунты по руслу последней в зимний период находятся в смерзшемся состоянии и не могут быть вовлечены в поток в виде твердой составляющей селя в таком объеме, как в теплое время года. По мере повышения температуры окружающей среды увеличивается расход талой воды (от таяния снегов и ледника), поступающей в озеро, однако он сразу же (без накопления до опасных объемов) сбрасывается малыми безопасными расходами по созданному каналу через озерную перемычку.

Таким образом, создание канала через озерную перемычку для стока воды из озера взрывом в межень при наинизшем уровне воды в озере с закладкой взрывного устройства в тело озерной перемычки, в том числе и под водой, заблаговременно при положительных температурах и подрывом при отрицательных температурах окружающей среды обеспечивает снижение вероятности возникновения катастрофических селей и паводков в русле селеносной реки при профилактическом спуске воды из прорывоопасного озера.

Источники информации

1. СНиП 2.01.15-90. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования. М., 1997, 32 с.

2. Сейнова И.Б., Золотарев Е.А. Ледники и сели Приэльбрусья (Эволюция оледенения и селевой активности). М.: Научный мир. 2001. 203 с.

3. Флейшман С.М. Сели. Л.: ГМИ, 1978, 312 с.

4. Авт. свид. СССР №1268663 А1, кл. Е 02 В 3/00, 3/02, опубл. 07.11.1986 г.

5. Шевелев Я.З., Ревут В.И., Даишев Ш.Т. Справочник-словарь мелиоратора. Л., 1988, 207 с.

6. Кавешников Н.Т. Эксплуатация и ремонт гидротехнических сооружений. М.: АПИ, 1989, 274 с.