RU2449080C2 - Method to erect dam of biopositive design - Google Patents

Abstract

FIELD: construction, road engineering.

SUBSTANCE: invention relates to hydraulic engineering and land reclamation construction and may be used as nature conservation coast-protecting structures in controlled riverbeds. The method includes arrangement of concrete anchors in the riverbed along the line of the upper and lower faces of concrete anchors, making a reinforcement latticed frame, its attachment to anchors and subsequent manufacturing of heavy fascines. Inside the reinforcement frame there are heavy fascines laid as alternating in rows along and across. The first layer is laid in dense layers along the dam axis in its entire width and normally to direction of the main river flow. The second layer - from rows of heavy fascines laid in direction of the flow and normally to rows of the first layer. The third and subsequent layers of heavy fascines are arranged in the same manner. At the same time the highest row of heavy fascines is laid normally to direction of water flow.

EFFECT: higher efficiency of structure operation and recovery of nature conservation green zones along riverbeds.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве природоохранных, берегоукрепительных сооружений в размываемых руслах рек и каналов.The invention relates to hydraulic engineering and can be used as environmental protection, shore protection structures in eroded riverbeds and canals.

Наиболее близким техническим решением является способ возведения запруды [1], включающий изготовление арматурного решетчатого каркаса и прикрепление его к анкерам, последующее изготовление и монтаж габионов внутри каркаса с плотным заполнением камнем. Недостатком данного технического решения является потребность большого количества крупного камня, низкая биопозитивность конструкции.The closest technical solution is the method of erection of the dam [1], including the manufacture of reinforcing lattice frame and attaching it to the anchors, the subsequent manufacture and installation of gabions inside the frame with a dense stone filling. The disadvantage of this technical solution is the need for a large amount of large stone, low bio-positivity of the structure.

Цель изобретения - повышение эффективности и биопозитивности конструкции.The purpose of the invention is to increase the efficiency and biopositivity of the design.

Указанная цель достигается тем, что в способе возведения запруды биопозитивной конструкции, включающем выполнение в русле реки по линии верховой и низовой грани бетонных анкеров, изготовление арматурного решетчатого каркаса и прикрепление его к анкерам, последующее изготовление тяжелых фашин. Тяжелые фашины послойно чередующими вдоль и поперек рядами укладывают внутри арматурного решетчатого каркаса, причем первый слой укладывают плотными рядами вдоль оси запруды по всей ее ширины и нормально к направлению основного потока реки, второй слой - из рядов тяжелых фашин, уложенных по направлению потока и нормально к рядам первого слоя. Точно так же укладывают третий и последующие слои тяжелых фашин, при этом самый верхний ряд тяжелых фашин выполняют нормально к направлению потока воды. Сверху гребня запруды устраивают дополнительный арматурный каркас решетчатой полукруглой формы, а вдоль прибрежных откосов выше гребня запруды параллельными рядами в один слой до уровня высоких вод и по направлению потока воды укладывают легкие фашины, сверху рядов легких фашин обтягивают габионную сетку, которую прикрепляют к откосам и арматурному каркасу.This goal is achieved by the fact that in the method of erecting a dam of a biopositive structure, including performing in the river channel along the line of the top and bottom faces of concrete anchors, manufacturing a reinforcing lattice frame and attaching it to the anchors, subsequent manufacturing of heavy fascines. Heavy fascines are laid in layers alternating along and across the rows inside the reinforcing lattice framework, the first layer being laid in dense rows along the axis of the dam along its entire width and normal to the direction of the main stream of the river, the second layer - from the rows of heavy fascines laid in the direction of flow and normal to rows of the first layer. In the same way, the third and subsequent layers of heavy fascines are laid, while the uppermost row of heavy fascines is normal to the direction of flow of water. An additional reinforcing cage of a lattice semicircular shape is arranged on top of the dam ridge, and along the coastal slopes above the dam ridge, in parallel rows in a single layer to high water and in the direction of the flow of water, light fascines are laid, on top of the rows of light fascines they fit a gabion mesh, which is attached to the slopes and reinforcing bars to the frame.

На фиг.1 изображено сечение по продольной оси запруды; на фиг.2 - полуплан запруды; на фиг.3 - поперечное сечение запруды; на фиг.4 показана тяжелая фашина в аксонометрии с разрезом.Figure 1 shows a section along the longitudinal axis of the dam; figure 2 - half-dam; figure 3 is a cross section of the dam; figure 4 shows a heavy fascin in a perspective view with a slit.

Запруда состоит из арматурного решетчатого каркаса 1, прикрепленного к анкерам 2, заполнителя из тяжелых фашин 3, устроенного внутри арматурного каркаса 1. 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 плотных слоев сухого камыша 5 и гибкой габионной сетки 6, обтянутой вокруг слоев камыша. В местах перевязки тяжелых фашин 3 предусмотрены монтажные петли 7. Внутри арматурного решетчатого каркаса 1 в основание тяжелые фашины 3 уложены в первый слой 8 плотными рядами нормально к направлению потока реки; во второй слой 9 - по направлению потока и нормально к рядам первого слоя 8. Третий слой 10 уложен из рядов тяжелых фашин 3 нормально к направлению потока и перпендикулярно к рядам второго слоя. Самый верхний слой также уложен из рядов тяжелых фашин нормально к направлению потока. Сверху гребня запруды устроен дополнительный арматурный каркас 11 решетчатой полукруглой формы. Вдоль прибрежных зон выше гребня запруды на левом и правом берегу предусмотрены откосные крепления из легких фашин 12, уложенных параллельными рядами по направлению потока воды. При этом сверху рядов легких фашины 12 обтянута габионная сетка, которая прикреплена к откосу и к арматурному каркасу 1.The dam consists of a reinforcing lattice frame 1 attached to the anchors 2, a filler of heavy fascines 3, arranged inside the reinforcing frame 1. Heavy fascia 3 is made of soil aggregate and flexible shells, while the filler is made of bags 4 filled with fertile soil with the addition of seeds perennial grasses and shrubs, and the shell of heavy fascia is made of dense layers of dry reeds 5 and a flexible gabion net 6, wrapped around the layers of reeds. Mounting loops 7 are provided at the ligation sites for heavy fashions 3. Inside the reinforcing lattice frame 1, heavy fashions 3 are laid in the first layer 8 in dense rows in dense rows normal to the direction of the river flow; in the second layer 9 - in the direction of flow and normal to the rows of the first layer 8. The third layer 10 is laid out from the rows of heavy fascines 3 normal to the direction of flow and perpendicular to the rows of the second layer. The uppermost layer is also stacked from the rows of heavy fascines normal to the direction of flow. An additional reinforcing cage 11 of a trellised semicircular shape is arranged on top of the ridge of the dam. Along the coastal zones above the ridge of the dam on the left and right banks there are sloping fastenings made of light fascines 12 laid in parallel rows in the direction of the water flow. At the same time, a gabion net is fitted on top of the rows of light fascines 12, which is attached to the slope and to the reinforcing cage 1.

Способ возведения запруды из тяжелых фашин биопозитивной конструкции осуществляется и работает следующим образом.The method of erection of the dam from heavy fascin biopositive design is carried out and works as follows.

Вначале выполняют арматурный решетчатый каркас 1 по размерам запруды и прикрепляют к бетонным анкерам 2, устроенным в основании русла. Далее изготавливают тяжелые фашины 3 биопозитивной конструкции и необходимом объеме. Внутри арматурного решетчатого каркаса 1 плотными и взаимно перпендикулярными рядами от основания до гребня укладывают тяжелые фашины 3. Первый слой 8 выполняют из рядов тяжелых фашин, уложенных нормально к направлению потока; второй слой 9 - из рядов тяжелых фашин 3, уложенных по направлению потока и перпендикулярно к рядам первого слоя 8; третий слой 10 - также из рядов тяжелых фашин 3, уложенных нормально к направлению потока. В случае необходимости таким же образом укладывают четвертый и последующие слои тяжелых фашин. В любом случае самый верхний слой (на гребне) должен быть устроен из рядов тяжелых фашин, уложенных нормально к направлению потока. Затем сверху гребня запруды устраивают дополнительный арматурный каркас 11 полукруглой решетчатой формы, с прикреплением к стойкам основного арматурного каркаса 1. После чего планируют откосы прибрежных зон выше гребня запруды и устраивают откосные крепления со стороны правого и левого берегов. Для чего монтируют параллельными рядами по направлению потока воды легкие фашины 12, сверху которых обтягивают габионную сетку и прикрепляют к откосу и арматурному каркасу 1.First, a reinforcing lattice frame 1 is made according to the size of the dam and is attached to the concrete anchors 2 arranged at the base of the channel. Then make heavy fascines 3 biopositive design and the required volume. Inside the reinforcing lattice frame 1, heavy fascines 3 are laid in dense and mutually perpendicular rows from the base to the crest 3. The first layer 8 is made of rows of heavy fascia laid normally to the direction of flow; the second layer 9 - from the rows of heavy fascia 3, laid in the direction of flow and perpendicular to the rows of the first layer 8; the third layer 10 is also from the rows of heavy fascia 3, laid normally to the direction of flow. If necessary, the fourth and subsequent layers of heavy fascines are laid in the same way. In any case, the uppermost layer (on the ridge) should be composed of rows of heavy fascines laid normal to the direction of flow. Then, on top of the dam crest, an additional reinforcing cage 11 of a semicircular trellised shape is arranged, with the main reinforcing cage 1 attached to the posts. After that, slopes of the coastal zones above the dam crest are planned and sloping fastenings from the right and left banks are arranged. Why mounted in parallel rows in the direction of the water flow light fascia 12, on top of which they tighten the gabion mesh and attach to the slope and reinforcing cage 1.

Запруда, построенная по предлагаемому способу, обладает высокой степенью гибкости и водопроницаемости, работает следующим образом.The dam, built according to the proposed method, has a high degree of flexibility and permeability, works as follows.

Основные гидродинамические нагрузки паводкового потока воспринимает арматурный каркас 1 и равномерно распределяет их по всей площади фронта запруды из-за гибкости конструкции. При этом происходит частичное гашение избыточной энергии потока. Из-за водопроницаемости фашин 3 и гибкости их конструкции, а также расположения их поперек направлению потока (1-й слой 8) предотвращают возможные фильтрационные деформации (контактный размыв) грунтов основания. Происходит заиление верхнего бьефа запруды до отметки ее гребня из-за резкого падения скорости донной части потока перед сооружением, в результате предотвращается возможный размыв русла. А прибрежные откосные крепления 12 из легких фашин защищают примыкающие к запруду береговые зоны от возможного размыва при высоких паводковых уровнях воды в реке. Запруды работают и как водосливы, и как дренажные устройства. Гибкие и волнообразные конструкции тяжелых фашин 3 обеспечивают устойчивость против сдвигающих гидродинамических сил паводкового потока. Гибкость конструкции предотвращает и сосредоточение этих сил в узких местах, тем самым прочность сооружения повышается. Одновременно в плодородном грунте и во влажной среде происходит быстрое зарастание семян растений и развитие их корневой системы. В результате через фашинное крепление будут расти и трава, и кустарники. С каждым годом, по мере зарастания и развитие корневой системы трав и кустарников в теле запруд и прибрежных откосах, устойчивость и прочность сооружений будут повышаться. В результате сооружения еще сильнее будут укрепляться и сливаться с естественным ландшафтом прибрежной зоны.The main hydrodynamic load of the flood flow is perceived by the reinforcing cage 1 and evenly distributes them over the entire area of the dam front due to the design flexibility. In this case, partial quenching of the excess flow energy occurs. Due to the permeability of the fashions 3 and the flexibility of their design, as well as their location across the flow direction (1st layer 8), possible filtering deformations (contact erosion) of the base soil are prevented. Siltation of the upper pool of the dam occurs to the level of its crest due to a sharp drop in the speed of the bottom of the stream before the construction, as a result of which possible erosion of the channel is prevented. And the coastal slopes 12 of light fascias protect the coastal zones adjacent to the dam from possible erosion at high flood levels of the river. Dams work both as spillways and as drainage devices. Flexible and wave-like designs of heavy fascines 3 provide stability against the shear hydrodynamic forces of the flood stream. The flexibility of the design also prevents the concentration of these forces in narrow places, thereby increasing the strength of the structure. At the same time, in the fertile soil and in a moist environment, the seeds of plants are rapidly overgrown and their root system develops. As a result, both grass and shrubs will grow through the fastening. Every year, as the root system of grasses and shrubs in the body of dams and coastal slopes grows and develops, the stability and strength of structures will increase. As a result, the structures will further strengthen and merge with the natural landscape of the coastal zone.

Использование камыша в тяжелых и легких фашинах обеспечивают не только водопроницаемость и гибкость конструкции, но и способствует сохранению влаги в теле сооружений в течение длительного времени. Что создает хорошие условия для прорастания трав и кустарников в теле запруд 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.The use of reeds in heavy and light fascines provides not only the permeability and flexibility of the structure, but also helps to preserve moisture in the body of structures for a long time. That creates good conditions for the germination of herbs and shrubs in the body of dams and on coastal slopes. Over time, the entire fastening of heavy and light fascias will completely overgrow with grass and shrubs, and in a few years the entire structure will turn into a continuous turf, sprouted by the branches of plants up and roots down and in breadth.

Таким образом, запруда, построенная предлагаемым способом, будет превращаться в биопозитивное инженерное сооружение, которое не препятствует круговороту веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему реки, воспринимается природой как родственный ей элемент.Thus, the dam constructed by the proposed method will turn into a biopositive engineering structure that does not interfere with the circulation of substances and energy, helps the development of nature and is included in the river’s ecosystem, it is perceived by nature as akin to it.

Способ возведения запруды биопозитивной конструкции предназначен для регулирование русел и защиты водоохранных зеленых зон на равнинных и предгорных участках рек.The method of erecting a dam of a biopositive structure is intended for the regulation of channels and protection of green water protection zones in the lowland and foothill sections of rivers.

Источник информацииThe source of information

1. Патент на изобретение №2321701, кл. Е02B 3/10, 2008. Способ возведения запруды. 2008 г., бюл. №10 /Курбанов С.О., Тутаев А.А./.1. Patent for invention No. 2321701, class. E02B 3/10, 2008. A method of erecting a dam. 2008, bull. No. 10 / Kurbanov S.O., Tutaev A.A. /.

Claims (2)

1. Способ возведения запруды биопозитивной конструкции, включающий выполнение в русле реки по линии верховой и низовой граней бетонных анкеров изготовление арматурного решетчатого каркаса и прикрепление его к анкерам, последующее изготовление тяжелых фашин, отличающийся тем, что тяжелые фашины послойно чередующимися вдоль и поперек рядами укладывают внутри арматурного решетчатого каркаса, причем первый слой укладывают плотными рядами вдоль оси запруды по всей ее ширине и нормально к направлению основного потока реки, второй слой - из рядов тяжелых фашин, уложенных по направлению потока и нормально к рядам первого слоя, точно так же укладывают третий и последующие слои тяжелых фашин, при этом самый верхний ряд тяжелых фашин выполняют нормально к направлению потока воды.1. A method of erecting a dam of a biopositive structure, including performing in the river channel along the line of the top and bottom faces of concrete anchors the manufacture of a reinforcing lattice frame and attaching it to the anchors, the subsequent manufacture of heavy fascines, characterized in that the heavy fascines are stacked in rows alternately along and across the rows. reinforcing lattice frame, and the first layer is laid in dense rows along the axis of the dam along its entire width and normal to the direction of the main stream of the river, the second layer is from poisons heavy fascines stacked in the flow direction and the normal to the rows of the first layer just laid the third and subsequent layers of heavy fascines, wherein the uppermost row of heavy fascines operate normally to the direction of water flow. 2. Способ возведения запруды по п.1, отличающийся тем, что сверху гребня запруды устраивают дополнительный арматурный каркас решетчатой полукруглой формы, а вдоль прибрежных откосов выше гребня запруды параллельными рядами в один слой до уровня высоких вод и по направлению потока воды укладывают легкие фашины, сверху рядов легких фашин обтягивают габионную сетку, которую прикрепляют к откосам и арматурному каркасу. 2. The method of erecting a dam according to claim 1, characterized in that an additional reinforcing cage of a trellised semicircular shape is arranged on top of the dam ridge, and along the coastal slopes above the dam ridge, in parallel rows in one layer to the high water level and light fascias are laid in the direction of the water flow, on top of the rows of light fascines they fit a gabion net, which is attached to the slopes and reinforcing cage.