Способ предотвращения половодий и управления водными потоками реки в период половодий и устройство для его осуществления

(51) 02 3/02 (2006.01) 02 15/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ 2011/0246.1 11.03.2011 15.05.2013, бюл. 5 Халидуллин Олег Ханышевич 22367 4, 15.03.20106287 1, 30.06.200422055 4, 15.12.2009256646 1, 01.01.19691745814 1, 07.07.19922002088472 1, 07.11.2002(54) СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПОЛОВОДИЙ И УПРАВЛЕНИЯ ВОДНЫМИ ПОТОКАМИ РЕКИ В ПЕРИОД ПОЛОВОДИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для предотвращения половодий и управления водными потоками реки в период половодий. Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в обеспечении возможности размыва перекатов с обеспечением пропускной способности реки для движения судов по проложенным фарватером,исключая при этом образование половодий на реке. Измеряют уровни воды в смежных плесах с выявлением местонахождения перекатов,размывающий поток воды направляют на перекаты,а управление водными потоками реки в период половодий обеспечивают за счет прокладки фарватера перемещением водостеснительного устройства по руслу реки по траектории будущего фарватера. Водостеснительное устройство выполнено в виде жестко связанных между собой параллельно ориентированных вертикальных плавающих щитов,а для прокладки фарватера в состав устройства дополнительно введены регулируемые гибкие соединения,изменяющие местонахождение водостеснительного устройства в продольном и псевдопоперечном движению водного потока реки направлениях. Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для предотвращения половодий и управления водными потоками реки в период половодий. Известен способ разработки канала в грунте потоком воды ( 1146359, МПК Е 02 В 3/02,публ. БИ, 1985 г.), включающий размещение в пионерном канале стеснительного устройства, пуск в канале потока воды и перемещение вдоль канала стеснительного устройства. Низкая производительность труда является одним из серьезных недостатков этого способа. Известен способ очистки каналов устройством для очистки ( 1781383, МПК Е 02 В 15/00, публ. БИ, 1992.12.15). Устройство для очистки каналов от наносов включает раму с ходовым механизмом и подпорным щитом в форме поперечного сечения канала, снабженного винтолопастными турбинами с щеточным опереньем, которые на продольных осях установлены под щитом и прикреплены к низовой его части. Недостатками данного технического решения являются техническое решение неприменимо для очистки русел рек от наносов достаточно сложное техническое решение и поэтому может оказаться ненадежным в процессе производства работ нет возможности одновременно собирать камень для последующего его использования. Известен способ очистки каналов экскаваторами ЭМ-152, ЭМ-202 с погрузкой на автотранспорт(Эксплуатация гидромелиоративных систем. Натальчук М.Ф., АхметовХ.А., Ольгаренко В.И. М. Колос, 1983 (с.165). Недостатками данного технического решения являются достаточно дорогостоящее техническое решение - не используется энергия потока воды, что позволило бы экономить значительные средства. Известны способы и установки для очистки рек,озер и каналов с помощью земснарядов,землечерпалок в комплексе с баржами, которые вывозят пульпу к местам сброса или захоронения. Устройства очищают реку от донных отложений, но вода в реке остается загрязненной. Обычно чистку рек начинают с устья и поднимаются вверх по течению (Водоотведение и очистка сточных вод/Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М. и др. -М. Стройиздат, 1996). Известен способ очистки русла реки ( 2086729, МПК Е 02 В 3/02, публ. 1997.08.10.),включающий возведение в русле реки перегораживающих гидротехнических сооружений с регулируемыми водопропускными отверстиями,накопление воды в прудах или водохранилищах выше мест расположения сооружений и формирование водных волн в русле ниже мест расположения сооружений посредством открытия водопропускных отверстий в сооружениях. Открытие водопропускных отверстий осуществляют последовательно и с очередностью, начиная с сооружения, расположенного в низовье реки, и кончая сооружением, расположенным в верховье реки, а при малом наполнении прудов или водохранилищ с обратной очередностью, начиная с 2 сооружения, расположенного в верховье реки, и кончая сооружением, расположенным в низовье реки. Очистка реки осуществляется за счет смывания ила и донных отложений. Способ имеет следующие недостатки, снижающие эффективность очистки ил не удаляется из реки, а взмучивается,переносится с места на место и уходит обратно в реку, не удаляются крупные донные отложения. Известен способ очистки малых рек ( 2219305, МПК Е 02 В 3/02, публ. 2003.12.20). Способ включает разгораживание реки на секции,выборку донных отложений и сброс избыточных вод. Очистку реки начинают с истока путем разгораживания участка русла реки на секции поперечными от берега до берега временными запрудами, число которых составляет шесть и более. Изолированную секцию, последнюю по течению реки в разгороженном участке, используют как барьер для предотвращения прорыва воды сверху и для подготовительных работ по уборке поверхности реки. Следующую, выше последней, - для разработки и удаления донных отложений. Третью для отмывки глыб и гравия от ила и накопления пульпы. Четвертую - для выделения из пульпы песка. Пятую - для отстаивания воды от остатков ила. Шестую - для формирования нового дна из глыб, гравия и песка и заполнения ее технически чистой водой. Продукты выборки донных отложений отмывают от ила с последующим его обезвреживанием в аппаратах активации процессов и выделением смеси соединений вредных компонентов. Отмытые от ила крупные камни,гравий и песок укладывают вновь на очищенное от осадка дно реки. Все продукты обработки донных отложений, кроме металлолома и смеси соединений тяжелых металлов, используют вновь для формирования участка нового дна реки,предварительно очищенного от осадка. Для пропуска избыточных вод реки применяют разборный секционный желоб, а для компенсации залповых сбросов воды в реку используют дополнительный насос и водовод, которые располагают параллельно желобу. Изобретение позволяет произвести удаление осадков из реки, а их переработка не сопровождается попаданием в реку вредных компонентов. При этом уменьшается объем перевозок продуктов от обработки донных отложений и исключается применение контейнеров. Полностью исключена также необходимость отведения земельных участков для складирования продуктов очистки реки. Известен способ, который может быть использован для очистки русел рек, каналов и других сооружений от наносов ( 2256023,МПК Е 02 В 3/02 Е 02 В 15/00, публ. 2005.07.10). Способ предусматривает расчистку русла реки от наносов,которую осуществляют последовательными поперечными перемещениями бульдозеров вначале бульдозерами с плоским отвалом производят грубую планировку русла реки,затем бульдозерами, имеющими грабельные отвалы с различной величиной прозоров между ножами,начинают очистку русла реки с образованием по е берегам струенаправляющих дамб, причем сначала проходят бульдозеры, у которых ширина прозоров в грабельном отвале большая, а затем бульдозеры,имеющие меньшую ширину прозоров. Тела дамб в поперечном сечении отсыпают последовательными перемещениями бульдозеров с грабельными отвалами так, что в верховом откосе дамб находятся более крупные фракции, а в верху и в низовом откосе - более мелкие фракции, после чего очищенные от крупных фракций наносы бульдозерами с плоским отвалом перемещают к оси русла для последующего их смыва со дна реки потоком воды во время паводка. Изобретение повышает эффективность очистки русел рек и каналов от наносов, снижает экономические затраты на очистку. Известен способ углубления и выправления речного переката ( 256646, МПК Е 02 В, публ. БИ 34, 04.11.1969 г.), в котором используется водостеснительное передвижное устройство, не доходящее до дна реки. Устройство состоит из поплавка, полотнища, тросов и якорей-мешков,наполненных грунтом. Судно снабжено якорями. Для подъема и опускания якорей служит лебедка. При перемещении судна от берега с него опускают якоря и полотнище. Затем закачивают компрессором сжатый воздух во внутреннюю полость поплавка,поднимают запруду и устанавливают ее в рабочее положение. Между нижней кромкой полотнища и поверхностью дна реки образуется щель, проходя через которую, речной поток вымывает глубокую канаву. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ очистки и углубления русел рек от данных отложений размывающим потоком воды,создаваемым передвижным водостеснительным устройством с струенаправляющими элементами по 8 Е 02 В инновационному патенту РК 22367, МКИ 3/02, Е 02 В 15/00, опубл. в БИ 3, 2010 г.,выбранный за прототип к предлагаемому. Известный способ включает создание направленного в направлении дна реки размывающего потока воды путем перемещения по руслу реки плавающего водостеснительного устройства со струенаправляющими элементами и образование зоны размыва дна реки. Известное устройство предотвращения половодий и управления водными потоками реки в период половодий включает водостеснительное устройство со струенаправляющими элементами. Недостаток известного способа и устройства заключается в том, что они не позволяют углублять перекаты с обеспечением естественного движения воды в реке для возможности движения судов по проложенным фарватерам. Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в обеспечении возможности размыва перекатов с обеспечением пропускной способности реки для движения судов по проложенным фарватером,исключая при этом образование половодий на реке. Указанный технический результат достигается тем, что в способе предотвращения половодий и управления водными потоками реки в период половодий, включающем создание направленного в направлении дна реки размывающего потока воды путем перемещения по руслу реки плавающего водостеснительного устройства со струенаправляющими элементами и образование зоны размыва дна реки, измеряют уровни воды в смежных плесах с выявлением местонахождения перекатов, размывающий поток воды направляют на перекаты, а управление водными потоками реки в период половодий обеспечивают за счет прокладки фарватера перемещением водостеснительного устройства по руслу реки по траектории будущего фарватера. Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве предотвращения половодий и управления водными потоками реки в период половодий, включающем водостеснительное устройство со струенаправляющими элементами,водостеснительное устройство выполнено в виде жестко связанных между собой параллельно ориентированных вертикальных плавающих щитов,а для прокладки фарватера в состав устройства дополнительно введены регулируемые гибкие соединения изменяющие местонахождение водостеснительного устройства в продольном и в псевдопоперечном движению водного потока реки направлениях, при этом количество щитов не менее двух,а регулируемые гибкие соединения выполнены в виде тросов с устройствами их натяжения. Именно измерение уровня воды в смежных плесах с выявлением местонахождения перекатов,направление размывающего потока воды на перекаты и управление водными потоками реки в период половодий за счет прокладки фарватера перемещением водостеснительного устройства по руслу реки по траектории будущего фарватера, а также выполнение водостеснительного устройства в виде жестко связанных между собой параллельно ориентированных вертикальных плавающих щитов и дополнительное введение в состав устройства регулируемых гибких соединений в виде тросов с устройствами их натяжения обеспечило достижение технического результата. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом. Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию новизна. При изучении других известных технических решений в данной и смежных областях техники признаки, отличающие заявляемые изобретения от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию существенные отличия. Изобретения иллюстрируются чертежами, где на фиг.1 изображен существующий профиль реки на фиг.2 - профиль реки с расположенными в нем водостеснительными устройствами на фиг.3 - вид сверху на фиг.4 - профиль реки с предлагаемым водостеснительным устройством. Предлагаемый способреализуется следующим образом. Измеряют уровни 1 и 2 в смежных плечах 3 и 4 с выявлением местонахождения перекатов 5. Создают направленный в направлении дна реки размывающий поток воды путем перемещения по руслу реки плавающего водостеснительного устройства 6 со струенаправляющими элементами. При этом размывающий поток воды направляют на перекаты 5. Управление водными потоками воды в период половодий обеспечивают за счет прокладки фарватера перемещением водостеснительного устройства 6 по руслу реки по траектории будущего фарватера. Пример осуществления способа. Водостеснительное устройство выполняют в виде жестко связанных между собой параллельно ориентированных вертикальных плавающих щитов 7. Количество щитов не менее двух и они связаны между собой штангами 8. В состав устройства введены регулируемые гибкие соединения 9,изменяющие местонахождение водостеснительного устройства в продольном (по ходу течения реки) и в псевдопоперечном (под углом атаки) движению водного потока реки направлениях. Соединения 9 могут быть выполнены в виде тросов с устройствами их натяжения (не показаны),например, в виде лебедок, осуществляющих натяжение, регулирование длины тросов и углов местонахождения водостеснительного устройства относительно опоры 10. Направление действия размывающего потока воды - струенаправляющий элемент, - создают с помощью, например, поворотных щитов 11, угол наклона которых изменяется регулятором 12 усилителя потока воды. После измерения уровня 1 и 2 воды в смежных плесах 3 и 4 и выявления местонахождения перекатов 5,направляют создаваемый водостеснительным устройством со струенаправляющими элементами размывающий поток воды на перекаты 5. Перемещением водостеснительного устройства с помощью гибких соединений 9 за счет изменения из длин как в продольном (по ходу течения реки), так и в псевдопоперечном (под углом атаки) движению водного потока реки направлениях обеспечивается размыв (разрушение) перекатов 5. Таким образом,перекаты 5 размываются направленным потоком,который проходит между щитами 7 и прижимается ко дну с помощью поворотных щитов 11,управляемых регулятором 12. Размывая перекаты 5 и перемещая по ходу течения реки водостеснительное устройство создается необходимая траектория фарватера. Прокладка фарватера водостеснительным устройством обеспечивает сохранность естественного движения воды в реке и возможность беспрепятственного движения судов по реке и предотвращает в период половодий выход из берегов реки. Повышение пропуска воды по всей ее длине с исключением выхода воды из берегов, устраняет одно из самых разрушительных стихийных природных бедствий наводнения. Поднятая от разрушения перекатов взвесь 12 перемещается течением и оседает в плесках. Предлагаемый способ предотвращения половодий и управления водными потоками реки в период половодий и устройство для его осуществления не сложны в реализации, не требуют значительных затрат на осуществление, а достигнутый с их помощью технический результат имеет огромное экономическое значение. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ предотвращения половодий и управления водными потоками реки в период половодий, включающий создание в направлении дна реки размывающего потока воды путем перемещения по руслу реки плавающего водостеснительного устройства со струенаправляющими элементами и образование зоны размыва дна реки, отличающийся тем, что измеряют уровни воды в смежных плесах с выявлением местонахождения перекатов,размывающий поток воды направляют на перекаты,а управление водными потоками реки в период половодий обеспечивают за счет прокладки фарватера перемещением водостеснительного устройства по руслу реки по траектории будущего фарватера. 2. Устройство предотвращения половодий и управления водными потоками реки в период половодий,включающее водостеснительное устройство со струенаправляющими элементами,отличающееся тем,что водостеснительное устройство выполнено в виде жестко связанных между собой параллельно ориентированных вертикальных плавающих щитов, а для прокладки фарватера в состав устройства дополнительно введены регулируемые гибкие соединения,изменяющие местонахождение водостеснительного устройства в продольном и псевдопоперечном движению водного потока реки направлениях. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что количество щитов не менее двух. 4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что регулируемые гибкие соединения выполнены в виде тросов с устройствами их натяжения.