Грунтовая плотина

 

Изобретение направлено на повышение надежности грунтовой плотины при ее длительной эксплуатации в условиях сурового климата и на гарантированную защиту от промерзания низовых обратных фильтров и переходных зон по всей высоте низовой грани противофильтрационного устройства без бурения в теле плотины скважин и использования нагревательных элементов. Указанный технический результат достигают тем, что грунтовая плотина содержит противофильтрационный элемент из связного грунта, боковые призмы, переходные зоны и обратные фильтры из несвязного грунта, устройство для подачи теплой воды из верхних слоев водохранилища в летнее время года в верхнюю часть низовых переходных зон и/или низовых обратных фильтров грунтовой плотины, которое состоит из приспособления по селективному отбору теплой воды из водохранилища и соединенное всасывающим трубопроводом с устройством по перекачке этой воды, например, насосом, и инъектором, внедренным в тело плотины, от которого теплая вода под действием собственного веса поступает в нижнюю часть низовых переходных зон и/или низовых обратных фильтров. При этом всасывающий трубопровод может быть расположен на поверхности гребня грунтовой плотины или при ее возведении может быть размещен в теле грунтовой плотины не ниже гребня противофильтрационного элемента. При наличии льда в низовых переходных зонах и/или низовых обратных фильтрах грунтовой плотины в теплую воду, отобранную из водохранилища и поступающую в верхние части низовых переходных зон и/или низовых обратных фильтров, добавлен раствор соли, например CaCl2 или NaCl.

МПК7: Е02В 7/06 Грунтовая плотина

Полезная модель относится к гидротехническому строительству и может быть использована при возведении и эксплуатации плотин из грунтовых материалов в суровых климатических условиях Севера, а также при реконструкции оголовков, низовых обратных фильтров и переходных зон плотин с целью их защиты от промерзания и предупреждения неизбежного при этом уменьшения способности беспрепятственно пропускать фильтрационные расходы, а также для увеличения фильтрационной прочности сооружения.

Известна грунтовая плотина на многолетнемерзлом основании, включающая верховую и низовую призмы, ядро, переходные слои и расположенный в низовой призме дренаж, тепловую завесу размещенную в поперечном сечении плотины в зоне переходных слоев и выполненную в виде ряда последовательно расположенных скважин, каждая из которых оборудована, по меньшей мере, одним обогревающим устройством (Патент РФ № 2250296, опубл.20.04.05 г.).

Недостатками аналога являются бурение системы скважин, имеющих частый шаг и большую глубину (на полную высоту плотины), установка в этих скважинах обсадных труб, монтаж в них нагревательных элементов и отсюда необходимость затрат электроэнергии на нагрев элементов или принудительную циркуляцию теплоносителя.

Известна грунтовая плотина, включающая противофильтрационный элемент, боковые призмы, переходные зоны и обратные фильтры, снабженная устройством для подачи теплой воды из водохранилища в верхнюю часть низовых переходных зон и/или низовых обратных фильтров грунтовой плотины, состоящим из приспособления по отбору теплой воды из водохранилища, соединенного всасывающим трубопроводом с устройством по перекачке этой воды, например, насосом, и инъектором в виде перфорированных труб, внедренным в тело плотины, от которого теплая вода

под действием собственного веса поступает в нижнюю часть низовых переходных зон и/или низовых обратных фильтров (АС СССР № 1301913 А1,МПКЕ02В7/06).

По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.

Недостатками аналога является то, что в данной плотине не используется селективный водозабор из водохранилища, который позволяет отбирать только верхние слои наиболее теплой воды; использование предварительной (в процессе строительства) закладки водоразводящих труб в теле плотины не эффективно, поскольку местоположение зоны возможного перемерзания дренажно-отводящих устройств в теле плотины заранее не известно. В связи с этим необходимо либо устанавливать эти трубы по всей длине плотины (что весьма дорого), либо можно ошибиться выбором места их установки. Далее в аналоге предлагается устанавливать водоразводящие трубы по всей ширине низовой упорной призмы. Это также не эффективно и неверно, поскольку регулирование температурного режима плотины предлагаемым способом в принципе возможно лишь в относительно узкой переходной зоне между ядром плотины и гарантированно промерзающей низовой упорной призмы.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности грунтовой плотины при ее длительной эксплуатации в условиях сурового климата.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в грунтовой плотине, включающей противофильтрационный элемент, боковые призмы, переходные зоны, обратные фильтры и устройство для перекачки воды с трубопроводом, противофильтрационный элемент выполнен из связного грунта, боковые призмы, переходные зоны и обратные фильтры выполнены из несвязного грунта, всасывающий трубопровод через устройство для перекачки воды из верхних слоев водохранилища соединен с

приспособлением по селективному отбору теплой воды, например, насосом и инъектором, который внедрен в тело плотины.

Кроме того, заявленное решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, а именно:

всасывающий трубопровод расположен на поверхности гребня грунтовой плотины;

при возведении грунтовой плотины всасывающий трубопроводразмещен в теле грунтовой плотины не ниже гребняпротивофильтрационного элемента.

Отличительным признаком предлагаемой грунтовой плотины от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, является выполнение противофильтрационного элемента из связного грунта, боковых призм, переходных зон и обратных фильтров из несвязного грунта, а также использование приспособления по селективному отбору теплой воды, с помощью которого можно отбирать только верхние слои наиболее теплой воды.

Благодаря приспособлению по селективному отбору теплой воды в летнее время из верхних слоев водохранилища в верхнюю часть переходных зон через инъектор, внедренный в тело плотины, под действием собственного веса вода поступает в нижнюю часть низовых переходных зон и/или низовых обратных фильтров, отдавая при этом тепло грунтам, в которых происходит аккумуляция тепла, достаточная для предотвращения их от промерзания в зимнее время года.

Предлагаемая грунтовая плотина иллюстрируется чертежом, на котором грунтовая плотина изображена в поперечном разрезе.

Грунтовая плотина содержит верховую 1 и низовую 2 боковые призмы из несвязного грунта, верховую 3 и низовую 4 переходные зоны из несвязного грунта, верховой 5 и низовой 6 обратные фильтры, противофильтрационный элемент 7 из связного грунта, приспособление по селективному отбору теплой воды 8 из водохранилища соединенное всасывающим трубопроводом 9 с устройством по перекачке теплой воды 10,

например, насосом, и инъектором И из верхних слоев водохранилища в места промерзания низовых переходных зон 4 и/или низовых обратных фильтров 6.

Грунтовая плотина работает следующим образом.

При эксплуатации грунтовой плотины отобранная из верхних слоев водохранилища вода с помощью приспособления по селективному отбору 8 теплой воды из водохранилища, через всасывающий трубопровод 9 поступает в устройство подачи воды 10, откуда она через внедренный в тело плотины инъектор 11 перемещается в верхнюю часть низовых переходных зон 4 и/или низовых обратных фильтров 6. Далее вода под действием собственного веса поступает в нижнюю часть низовых переходных зон 4 и/или низовых обратных фильтров 6, аккумулируя в них тепловую энергию и предупреждая их промораживание.

Низовые переходные зоны и/или низовые обратные фильтры грунтовой плотины выполнены из несвязных сильно проницаемых грунтов, поэтому при движении теплой воды, отобранной из водохранилища, в них интенсивно происходят процессы теплообмена и накопления тепловой энергии, достаточной для предотвращения промерзания част ей этой плотины и/или оттаивания в ней мерзлоты.

Технический же результат от использования полезной плотины заключается в гарантированной защите от промерзания низовых обратных фильтров и переходных зон по всей высоте низовой грани противофильтрационного устройства без бурения в теле плотины скважин и использования нагревательных элементов.

1. Грунтовая плотина, включающая противофильтрационный элемент, боковые призмы, переходные зоны, обратные фильтры и устройство для перекачки воды со всасывающим трубопроводом, отличающаяся тем, что противофильтрационный элемент выполнен из связного грунта, боковые призмы, переходные зоны и обратные фильтры выполнены из несвязного грунта, а всасывающий трубопровод через устройство для перекачки воды из верхних слоев водохранилища соединен с приспособлением по селективному отбору теплой воды, например насосом, и инъектором, внедренным в тело плотины.

2. Грунтовая плотина по п.1, отличающаяся тем, что всасывающий трубопровод расположен на поверхности гребня грунтовой плотины.

3. Грунтовая плотина по п.1, отличающаяся тем, что при ее возведении всасывающий трубопровод размещен в теле грунтовой плотины не ниже гребня противофильтрационного элемента.



 

Наверх