противоэрозионное сооружение биопозитивной конструкции

Формула изобретения

Противоэрозионное сооружение, выполненное в виде многоступенчатого перепада, отличающееся тем, что в месте ступеней перепада устроено несколько донных порогов из рядов тяжелых фашин биопозитивной конструкции, уложенных поперек русла и нормально к направлению поверхностного стока воды, пороги из тяжелых фашин расположены на определенном расстоянии друг от друга по всему размываемому сечению оврага и состоят из трех или более рядов, плотно уложенных в горизонтальный слой тяжелых фашин, а вдоль прибрежных откосов оврага выше верха фашинных порогов параллельными рядами в один слой до уровня задернованной поверхности земли и по направлению стока воды уложены легкие фашины, сверху которых обтянута габионная сетка, прикрепленная к откосам и к металлической сетке тяжелых фашин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству, а именно к противоэрозионным сооружениям, используемым на предгорных и горных участках охраняемых природных территорий.

Известно противоэрозионное сооружение, выполненное в виде быстротока, состоящее из хворостяных фашин, деревянных кольев, камня и грунта [1 с.65-68]. Основными недостатками данного сооружения являются низкая эффективность работы и срок службы сооружения. Хворостяные и деревянные элементы сооружения в течение короткого срока (3-5 лет) гниют и разрушаются. Кроме того, такое сооружение возможно применить только при вершинном перепаде оврага до 2 м.

Известны также противоэрозионные сооружения, выполненные в виде перепада, состоящие из железобетонных, каменных, фашинных ступеней [1 с.73-75]. Основными недостатками данных технических решений являются низкая эффективность работы и биопозитивность конструкции, а также большая материалоемкость конструкции.

Цель изобретения - повышение эффективности работы сооружения, биопозитивности конструкции и снижение материалоемкости.

Указанная цель достигается тем, что в противоэрозионном сооружении, выполненном в виде многоступенчатого перепада, вместе ступеней перепада устроено несколько донных порогов из рядов тяжелых фашин биопозитивной конструкции, уложенных поперек русла и нормально к направлению поверхностного стока воды, пороги из тяжелых фашин расположены на определенном расстоянии друг от друга по всему размываемому сечению оврага и состоят из трех или более рядов, плотно уложенных в горизонтальный слой тяжелых фашин, а вдоль прибрежных откосов оврага выше верха фашинных порогов параллельными рядами в один слой до уровня задернованной поверхности земли и по направлению стока воды уложены легкие фашины, сверху которых обтянута габионная сетка, прикрепленная к откосам и к металлической сетке тяжелых фашин.

На фиг.1 изображено поперечное сечение противоэрозионного сооружения по оси полосы из рядов тяжелых фашин; на фиг.2 - план участка сооружения; на фиг.3 показано продольное сечение по оси сооружения; на фиг.4 - тяжелая фашина с разрезом в аксонометрии; на фиг.5 - легкая фашина из камыша.

Противоэрозионное сооружение состоит из тяжелых и легких фашин биопозитивной конструкции, уложенных комбинированно в овраге от линии размыва 1 до уровня задернованной поверхности земли 2. Тяжелые фашины 3 выполнены из грунтового заполнителя и гибких оболочек, при этом заполнитель изготовлен из мешков 4, заполненных плодородным грунтом с добавлением семян многолетних трав и кустарников, а оболочка тяжелых фашин - из плотного слоя легких фашин 5 и гибкой габионной сетки 6, обтянутой вокруг слоя легких фашин 5. В местах перевязки тяжелых фашин 3 предусмотрены монтажные петли 7. В овраге на определенном расстоянии друг от друга по линии поперечных сечений устроены донные пороги 8 из плотных рядов горизонтально уложенных тяжелых фашин 3. Вдоль прибрежных зон оврага выше верха границ донных полос 8 на левом и правом берегах предусмотрены откосные крепления 9 из рядов легких фашин 5, уложенных параллельными рядами по направлению потока воды и под габионную сетку. Откосные крепления 9 по верхней линии фашинных рядов прибиты к поверхности земли с помощью кольев 10.

Противоэрозионное сооружение биопозитивной конструкции строится следующим образом.

Вначале изготавливают необходимое количество тяжелых 3 и легких 5 фашин. Затем в овраге по линии размываемой зоны 1 намечают места для донных порогов 8, где по очереди укладывают в плотные ряды и монтируют тяжелые фашины 3. Количество донных порогов 8 и расстояние между ними выбирают в зависимости от геоморфологических условий оврага и гидрологических характеристик максимального поверхностного стока воды. В любом случае количество порогов 8 должно быть не менее двух, и количество рядов тяжелых фашин в одном пороге не менее трех. Далее вдоль прибрежных зон расчищается и планируется эродированная поверхность откосов выше границ верха фашинных порогов 8. Укладываются параллельными рядами легкие фашины 5 в один слой до уровня верха задернованной поверхности земли 2. Сверху плотных рядов легких фашин 5 обтягивается габионная сетка и прикрепляется к поверхности земли по линии верхнего ряда легких фашин 5, а в нижней части - и к габионной сетке 6 тяжелых фашин 3. Таким образом изготавливаются гибкие откосные крепления 9 из легких фашин 5 на левом и правом берегах оврага. Для прикрепления этих гибких откосных креплений к поверхности земли используются деревянные или металлические колья 10, которые забиваются через определенное расстояние друг от друга по верхней линии крепления. После завершения строительства сооружения желательно поливать водой тяжелые фашины, чтобы быстрее проросли семена и растения.

Противоэрозионное сооружение биопозитивной конструкции работает следующим образом.

Основные гидродинамические нагрузки поверхностного стока воды воспринимают донные пороги 8 из тяжелых фашин 3 и равномерно распределяют по всему сечению оврага из-за гибкости конструкции. При этом происходит частичное гашение избыточной энергии стока воды, а между порогами 8 - резкое падение продольных скоростей стока, тем самым предотвращается возможный размыв дна оврага. Кроме того, из-за водопроницаемости тяжелых фашин 3 и легких фашин 5 и гибкости их конструкции предотвращаются возможные фильтрационные деформации (контактный размыв) грунтов основания. Происходит заиление в промежутках между донными порогами 8 и зарастание самого сооружения и всей эродированной поверхности оврага.

Использование камыша в тяжелых и легких фашинах обеспечивает не только водопроницаемость и гибкость конструкции, но и способствует сохранению влаги в теле сооружения в течение длительного времени, что создает хорошие условия для прорастания трав и кустарников на дне оврага и на береговых откосах. Со временем все крепление из тяжелых и легких фашин полностью зарастет травой и кустарниками и через несколько лет все сооружение превратится в сплошную дерновку, проросшую ветвями растений вверх и корнями вниз и вширь.

Таким образом противоэрозионное сооружение предлагаемой конструкции будет превращаться в биопозитивное инженерное сооружение, которое не препятствует круговороту веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему территории, воспринимается природой как родственный ей элемент.

Противоэрозионные сооружения биопозитивной конструкции наиболее эффективно могут быть использованы на предгорных и горных участках природных особо охраняемых территорий, а также на прибрежных зонах рек и водоемов.

Источники информации

1. П.М.Степанов, И.Х.Овчаренко, П.С.Захаров Гидротехнические противоэрозионные сооружения. - М.: Колос, 1980, с.65-68 и с.73-75.