PL236135B1

PL236135B1 - Element of the flood control system

Info

Publication number: PL236135B1
Application number: PL424809A
Authority: PL
Inventors: Wojciech Panna; Maciej Woźniak; Katarzyna Gasek-Panna; Piotr Wrona
Original assignee: Gasek Panna Katarzyna; Wojciech Panna; Wozniak Maciej; Piotr Wrona
Priority date: 2018-03-08
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2020-12-14
Also published as: PL424809A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest element systemu przeciwpowodziowego, służący do układania i łączenia w system w celu zatamowania dopływu wody do miejsc zagrożonych powodzią.The subject of the invention is an element of the flood protection system, used for laying and connecting into a system in order to block the inflow of water to places at risk of flooding.

Najistotniejszymi elementami reagowania na zagrożenie powodziowe jest szybkość ułożenia zapory, gwarancja jej szczelności w czasie podwyższonego stanu wody, a także przeciwstawienie się przez zaporę oporowi wody, który mógłby spowodować jej zniszczenie. Oprócz tego istnieją również czynniki wynikające z ergonomii pracy, takie jak łatwość montażu, ciężar poszczególnych elementów, dogodność transportu/załadunku, zastosowanie specjalistycznego sprzętu do wykonania przesłony. Rozwiązań przeciwpowodziowych stosowanych in situ nie ma jednak wiele. Powszechnie stosowanym rozwiązaniem jest użycie w czasie powodzi worków z piaskiem, niejednokrotnie z zastosowaniem na frontowej ścianie folii izolującej. Na rynku występują również inne rozwiązania, takie jak: montowani e plastikowych przegród o odpowiednim kształcie, zastosowanie przegród z grubej folii wypełnianych powietrzem lub wodą. Najogólniej, posiadają one przynajmniej jedną z wad: długi czas montażu, duży ciężar elementów podczas montowania, przeciekanie lub przepływ wody przy poziomie gruntu, zastosowanie specjalistycznych urządzeń do wdmuchiwania powietrza lub pompowania wody. Innym typem systemów przeciwpowodziowych są automatyczne systemy montowane w bramach, drzwiach i oknach, w czasie zagrożenia, w związku z czym unika się potrzeby szybkiego reagowania osób trzecich.The most important elements of responding to the threat of flooding are the speed of laying the dam, the guarantee of its tightness at times of increased water level, and the dam resisting water resistance that could cause its destruction. In addition, there are also factors resulting from work ergonomics, such as ease of assembly, weight of individual elements, convenience of transport / loading, the use of specialized equipment to make the barrier. However, there are not many flood protection solutions applied in situ. A commonly used solution is the use of sandbags during floods, often with an insulating foil on the front wall. There are also other solutions available on the market, such as: installation of plastic partitions of an appropriate shape, the use of partitions made of thick foil filled with air or water. In general, they have at least one of the disadvantages: long assembly time, heavy weight of the elements during assembly, leakage or flow of water at ground level, the use of specialized devices for blowing air or pumping water. Another type of flood protection systems are automatic systems installed in gates, doors and windows during an emergency, thus avoiding the need for a quick response by third parties.

Celem wynalazku było opracowanie systemu przeciwpowodziowego wygodnego w montażu, którego elementy dopasowują się do nierówności terenu, spełniającego kryteria bariery przeciwpowodziowej, dociążającej się samoistnie nacierającą wodą.The aim of the invention was to develop a flood control system that is easy to install, the elements of which adapt to the unevenness of the terrain, meeting the criteria of a flood barrier, which is loaded by spontaneously advancing water.

Przedmiotem wynalazku jest element systemu przeciwpowodziowego, składający się ze stelaża, do którego zamocowana jest w sposób trwały rozłączny, korzystnie przy pomocy pętelek, co najmniej jedna, korzystnie dwie, mata wykonana z dwóch warstw membrany półprzepuszczalnej dla wody, korzystnie wykonana z tworzywa sztucznego lub materiałów pochodzenia naturalnego, zszytych w liniach pionowych tworzących komory zewnętrzne. Komory zewnętrzne zasypane są materiałem ziarnistym twardym, korzystnie różnego typu piaskiem, keramzytem czy perlitem ekspandowanym. Materiał ziarnisty charakteryzuje się podwyższoną nasiąkliwością a równocześnie przepuszczalnością. Nasiąkliwość dodatkowo zwiększa ciężar elementu co podwyższa jego stabilne położenie i zwiększa opór przed naporem wody. Materiał ziarnisty ma uziarnienie nie przekraczające 20 mm. Od strony przeciwnej do stelaża lub pomiędzy dwoma matami znajduje się komora wewnętrzna o przekroju zbliżonym do trójkąta, zasypana materiałem pęczniejącym, której podstawa ma długość minimum 5 cm. Materiałem pęczniejącym mogą korzystnie być granulowane gliny, iły zawierające smektyty, bentonity, które wykazują podwyższoną zdolność do pęcznienia w środowisku wodnym co najmniej 150% wzrostu objętości oraz współczynnik filtracji poniżej 10^-7 m/s. Wysuszony materiał pęczniejący powinien posiadać granulację nie przekraczającą 10 mm.The subject of the invention is an element of a flood protection system, consisting of a frame to which is permanently attached, preferably by means of loops, at least one, preferably two, mats made of two layers of a semi-water-permeable membrane, preferably made of plastic or materials of natural origin, sewn together in vertical lines forming the outer chambers. The outer chambers are filled with hard granular material, preferably various types of sand, expanded clay or expanded perlite. The granular material is characterized by increased water absorption and, at the same time, permeability. Water absorption additionally increases the weight of the element, which increases its stable position and increases resistance to water pressure. The granular material has a grain size not exceeding 20 mm. On the side opposite to the frame or between two mats, there is an internal chamber with a cross-section similar to a triangle, covered with swelling material, the base of which is at least 5 cm long. The swellable material may advantageously be granulated clays, smectite-containing clays, bentonites which exhibit enhanced swelling in an aqueous medium of at least 150% increase in volume and a filtration rate below ^10-7 m / s. The dried swelling material should have a granulation not exceeding 10 mm.

Podporę mocuje się do podłoża, korzystnie szpilkami lub szpilki mogą być zastąpione poprzez obciążenie podpory np. workiem z piaskiem. Taka budowa elementów wchodzących w skład systemu, jak i prawidłowe ułożenie przesłony gwarantuje pełne zabezpieczenie danego obszaru jeśli bariera układana jest na otwartym polu lub zabezpiecza budynek przed zalaniem (jeśli zabezpieczane są bram y, okna lub drzwi do budynku). W tym drugim przypadku konstrukcję przesłony należy ograniczyć do dwóch warstw, pęczniejącej i filtracyjnej, ze względu na podparcie przesłony elementami budowli i możliwość penetracji wody przez warstwę filtracyjną.The support is attached to the ground, preferably with pins or the pins can be replaced by loading the support with e.g. a sandbag. Such a structure of the elements included in the system, as well as the correct arrangement of the barrier, guarantees full protection of a given area if the barrier is placed in an open field or protects the building against flooding (if gates, windows or doors to the building are secured). In the latter case, the structure of the barrier should be limited to two layers, swelling and filtering, due to the support of the barrier with building elements and the possibility of water penetrating through the filter layer.

Na górnej powierzchni elementu znajduje się zamknięcie korzystnie w postaci zamka i/lub rzepu i/lub stalowych oczek, służące prawidłowemu przyleganiu krańców membrany do siebie. Ponadto zamknięcie pozwala na napełnianie komór zewnętrznych i komory wewnętrznej oraz na ich opróżnianie. Dodatkowo na tylnej ścianie elementu, od strony zabezpieczanego terenu, może być przymocowana folia wodoszczelna w celu zapewnienia lepszej ochrony. Elementy systemu mają długość od 0,5 do 5 m i wysokość od 0,5 do 1,5 m. Kształt elementów zapewnia wodoszczelność również w miejscach ich łączenia. Boki elementów ułożonych w ciągi przylegają do siebie na zakładkę zapewniającą prawidłowe zabezpieczenie przesłony, w szczególności w płaszczyźnie połączeń komór wewnętrznych wypełnionych materiałem pęczniejącym. Na każdym końcu każdego elementu znajdują się elementy łączące, korzystnie w postaci zamków, rzepów lub oczek łączących.On the upper surface of the element there is a closure, preferably in the form of a zipper and / or Velcro and / or steel eyelets, for the correct abutment of the membrane ends to each other. Moreover, the closure allows the outer chambers and the inner chamber to be filled and emptied. Additionally, a waterproof foil can be attached to the back wall of the element, from the side of the protected area, to provide better protection. The elements of the system are 0.5 to 5 m long and 0.5 to 1.5 m high. The shape of the elements ensures water tightness also in the places of their connection. The sides of the elements arranged in sequences adjoin each other with an overlap ensuring proper protection of the barrier, in particular in the plane of connections of the internal chambers filled with swelling material. At each end of each element there are fastening elements, preferably in the form of zippers, Velcro or connecting eyelets.

Zasada działania systemu przeciwpowodziowego polega na tym, że po zamontowaniu elementów i ich połączeniu nacierająca woda wsiąka przez warstwę filtracyjną i dociera do materiału pęczniejącego, praktycznie nie przepuszczalnego dla wody. Materiał ten pęcznieje wypełniając równomiernieThe principle of operation of the flood protection system is based on the fact that after installing the elements and connecting them, the water that seeps through the filter layer and reaches the swelling material, practically impermeable to water. This material swells to fill evenly

PL 236 135 B1 komorę wewnętrzną i dociąża cały element co powoduje przeciwstawienie się również naporowi wody, a także zamknięcie wszelkich luk, którymi mogłaby przedostać się woda na drugą stronę. W przypadku kiedy jest podwyższony stan wody, na systemie część obciążenia przenoszona jest też na metalowe podpory zakotwione w ziemi, lub dociążone.It also resists the pressure of the water, and closes any gaps through which water could get through to the other side. When the water level is increased, part of the load on the system is also transferred to metal supports anchored in the ground or weighted down.

Po ustaniu powodzi system rozbiera się, usuwa się wilgotny materiał pęczniejący w celu jego wymiany lub ponownego przetworzenia zaś pozostałe elementy czyści się i suszy. Po wypełnieniu komory wewnętrznej wysuszonym materiałem pęczniejącym i zabezpieczeniu przed wysypaniem element nadaje się do ponownego użytku.After the flood has ceased, the system is dismantled, the damp swelling material is removed in order to be replaced or recycled, and the remaining elements are cleaned and dried. After filling the inner chamber with dried swelling material and securing it against spilling out, the element is ready for reuse.

Przedmiot wynalazku przedstawiony został na rysunku na którym Fig. 1 przedstawia element według wynalazku w przekroju poprzecznym w wersji dwustronnej, Fig. 2 bok elementu przylegający do kolejnego elementu na zakładkę w wersji dwustronnej z oczkami łączącymi, Fig. 3 przedstawia element według wynalazku w przekroju poprzecznym w wersji jednostronnej, Fig. 4 przedstawia bok elementu przylegający do kolejnego elementu na zakładkę w wersji jednostronnej z oczkami łączącymi, Fig. 5 przedstawia bok elementu przylegający do kolejnego elementu na zakładkę w wersji dwustronnej z zamkiem, Fig. 6 przedstawia bok elementu przylegający do kolejnego elementu na zakładkę w wersji dwustronnej z rzepami.The subject of the invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows an element according to the invention in a cross-section in a double-sided version, Fig. 2 the side of an element adjacent to another overlapping element in a double-sided version with connecting eyelets, Fig. 3 shows an element according to the invention in cross-section in one-sided version, Fig. 4 shows the side of an element adjacent to another overlapping element in a one-sided version with connecting eyelets, Fig. 5 shows a side of an element adjacent to another overlapping element in a double-sided version with a lock, Fig. 6 shows the side of an element adjacent to another the overlap element in the double-sided version with Velcro.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Przykładem wykonania wynalazku jest element systemu przeciwpowodziowego składający się ze stelaża 1, do którego zamocowane są w sposób trwały rozłączny przy pomocy pętelek 2 dwie maty 3 wykonane z dwóch warstw membrany półprzepuszczalnej dla wody z geowłókniny, zszytej nicią o dużej wytrzymałości i trwałości w liniach pionowych tworzących komory zewnętrzne 4. Komory zewnętrzne 4 zasypane są perlitem ekspandowanym 4a. Tak powstałe maty spełniają funkcję warstwy filtracyjnej. Materiał ziarnisty charakteryzuje się podwyższoną nasiąkliwością a równocześnie przepuszczalnością. Nasiąkliwość dodatkowo zwiększa ciężar elementu co podwyższa jego stabilne położenie i zwiększa opór przed naporem wody. Materiał ziarnisty 4a ma granulację nie przekraczające 20 mm. Pomiędzy dwoma matami 3 znajduje się komora wewnętrzna 5 o przekroju zbliżonym do trójkąta o podstawie 10 cm, zasypana iłem zawierającym smektyty 5a, które wykazują podwyższoną zdolność do pęcznienia w środowisku wodnym co najmniej 150% wzrostu objętości oraz współczynnik filtracji poniżej 10-7 m/s. Wysuszony materiał pęczniejący 5a posiada granulację nie przekraczającą 10 mm.An exemplary embodiment of the invention is an element of a flood protection system consisting of a rack 1, to which two mats 3 are permanently and detachably attached by means of loops 2, made of two layers of a geotextile semi-permeable membrane, sewn with a thread of high strength and durability in vertical lines forming external chambers 4. External chambers 4 are covered with expanded perlite 4a. The resulting mats act as a filter layer. The granular material is characterized by increased water absorption and, at the same time, permeability. Water absorption additionally increases the weight of the element, which increases its stable position and increases resistance to water pressure. The granular material 4a has a granulation not exceeding 20 mm. Between the two mats 3 there is an internal chamber 5 with a cross-section similar to a triangle with a base of 10 cm, covered with clay containing smectites 5a, which show increased swelling capacity in an aqueous environment of at least 150% increase in volume and a filtration coefficient below 10-7 m / s . The dried swelling material 5a has a granulation not exceeding 10 mm.

Element mocuje się do podłoża szpilkami 6. Taka budowa elementów wchodzących w skład systemu, jak i prawidłowe ułożenie gwarantuje pełne zabezpieczenie danego obszaru jeśli system układany jest na otwartym polu.The element is attached to the base with pins 6. Such a structure of the elements included in the system, as well as correct arrangement, guarantees full protection of a given area if the system is installed in an open field.

Na górnej powierzchni elementu znajduje się zamknięcie 7 w postaci stalowych oczek do przeplatania linki, służące prawidłowemu przyleganiu krańców membrany 3 do siebie. Ponadto zamknięcie 7 pozwala na napełnianie komór zewnętrznych 4 i komory wewnętrznej 5 oraz na ich opróżnianie. Dodatkowo na tylnej ścianie elementu, od strony zabezpieczanego terenu, może być przymocowana folia wodoszczelna w celu zapewnienia lepszej ochrony. Elementy systemu mają długość 4 m i wysokość 1,0 m. Kształt elementów zapewnia wodoszczelność również w miejscach ich łączenia. Boki elementów ułożonych w ciągi przylegają do siebie na zakładkę 8 zaopatrzoną w elementy łączące 9 w postaci zamków stalowych oczek łączących do przeplatania linki, zapewniające prawidłowe zabezpieczenie, w szczególności w płaszczyźnie połączeń komór wewnętrznych 5 wypełnionych materiałem pęczniejącym 5a.On the upper surface of the element, there is a closure 7 in the form of steel eyelets for intertwining the cord, for the correct adhesion of the ends of the membrane 3 to each other. Moreover, the closure 7 allows the outer chambers 4 and the inner chamber 5 to be filled and emptied. Additionally, a waterproof foil can be attached to the back wall of the element, from the side of the protected area, to provide better protection. The elements of the system are 4 m long and 1.0 m high. The shape of the elements ensures water tightness also in the places of their connection. The sides of the elements arranged in sequences adjoin each other by an overlap 8 provided with connecting elements 9 in the form of locks of steel connecting meshes for interlacing the cord, ensuring proper protection, in particular in the plane of connections of the inner chambers 5 filled with expanding material 5a.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Przykładem wykonania wynalazku jest element systemu przeciwpowodziowego jak w przykładzie 1 przy czym do zabezpieczenia budynku (bram, okien, drzwi) przed zalaniem konstrukcja elementu ograniczona jest do jednej warstwy pęczniejącej i jednej filtracyjnej.An exemplary embodiment of the invention is an element of a flood protection system as in example 1, where the structure of the element is limited to one intumescent layer and one filter layer to protect the building (gates, windows, doors) against flooding.

Mata wykonana została z membrany półprzepuszczalnej 3 dla wody z tworzyw sztucznych lub materiałów pochodzenia naturalnego. W miejscach wsypu materiałów wypełniających matę zamontowany jest rzep lub zamek 9. Jako materiał wypełniający komory zewnętrzne 5 stosowany był keramzyt lub piasek. Komora wewnętrzna 5 miała podstawę o długości 15 cm i zasypana była granulowaną gliną, lub bentonitem, wykazującymi podwyższoną zdolność do pęcznienia w środowisku wodnym (co najmniej 150% wzrostu objętości). Wysuszony materiał pęczniejący posiadał granulację 2-8 mm.The mat is made of a semi-permeable membrane 3 for water, made of plastics or materials of natural origin. Velcro or a zipper 9 is installed in the places of filling the mat filling. Expanded clay or sand was used as filling material for the outer chambers 5. The inner chamber 5 had a base 15 cm long and was covered with granulated clay or bentonite, showing increased swelling capacity in an aqueous environment (at least 150% increase in volume). The dried swelling material had a granulation of 2-8 mm.

Elementy miały długość 2 m i wysokość 1,5 m. Boki przylegały do siebie na zakładkę.The elements were 2 m long and 1.5 m high. The sides were overlapped.

Opisany w przykładzie 1 i 2 system składający się z 10 elementów został przetestowany w skali laboratoryjnej. Dopływ wody spowodował w pierwszej kolejności uszczelnienie powierzchni styku element/zbiornik, a następnie zaobserwowano niewielki wzrost objętości warstwy pęczniejącej. WodaThe 10-element system described in Examples 1 and 2 was tested on a laboratory scale. The water inflow first sealed the element / tank interface, and then a slight increase in the volume of the swelling layer was observed. Water

PL 236 135 B1 w zbiorniku od strony zalewowej była utrzymywana przez 72 godziny na wysokości 25 cm zapory. Przez ten czas nie zaobserwowano przedostania się wody na stronę suchej części zbiornika.In the reservoir on the flood side of the reservoir was maintained for 72 hours at the height of 25 cm of the dam. During this time, no water penetration to the dry side of the tank was observed.

Przewiduje się, że element o wymiarach docelowych może być wykorzystany jako przesłona barierowa w „otwartym polu” w miejscach o prostej budowie terenu z drobnymi jego nierównościami związanymi z występowaniem roślinności, kamieni, krawężników itd. Znaczy to, iż materiał w prosty sposób dzięki zjawiskom pęcznienia dopasowuje się do niewielkich nierówności terenu. Oprócz tego poprzez zastosowanie systemu w skład którego wchodzą tylko jedna warstwa filtracyjna i pęczniejąca element może być zastosowany do uszczelnienia otworów budowli, dzięki doszczelnieniu miejsc pomiędzy ścianą budynku a warstwą pęczniejącą budynku.It is anticipated that the element with target dimensions can be used as a barrier barrier in an "open field" in places with a simple terrain structure with its slight unevenness related to the presence of vegetation, stones, curbs, etc. This means that the material is simply due to the swelling phenomena adjusts to slight unevenness of the ground. In addition, by using a system consisting of only one filter layer and an intumescent element, it can be used to seal openings in a building, thanks to sealing the places between the building wall and the intumescent layer of the building.

Claims

Patent claims

1. Element of the flood protection system, characterized in that it consists of a frame (1) to which at least one mat (3) is permanently attached, made of two layers of a semi-water-permeable membrane, sewn together in vertical lines forming the outer chambers (4) covered with hard granular material (4a), characterized by increased water absorption and, at the same time, permeability, granulation not exceeding 20 mm and from the side opposite to the frame (1) or between two mats (3) there is an internal chamber (5) with a cross-section close to a triangle, the base of which is at least 5 cm long, filled with swelling material (5a) showing increased swelling capacity in an aqueous environment of at least 150% increase in volume and a filtration coefficient below 10 ^-7 m / s, with a granulation not exceeding 10 mm a on the upper surface of the element there is a closure (7) and the system elements are 0.5 to 5 m long and 0.5 to 1.5 m high, the sides of the elements have connecting elements (9) at the ends.

2. An element according to claim The method of claim 1, characterized in that the mat (3) is attached to the frame (1) by means of loops (2).

3. An element according to claim The method of claim 1, characterized in that two mats (3) are attached to the frame (1).

4. An element according to claim The water-permeable membrane according to claim 1 or 3, characterized in that the water-permeable membrane is made of plastic or materials of natural origin.

5. An element according to claim The method of claim 1 or 3, characterized in that the hard granular material (4a) is sand, expanded clay or expanded perlite of various types.

6. An element according to claim The method of claim 1 or 3, characterized in that the swelling material is granulated clays, smectite-containing clays, bentonites.

7. An element according to claim 3. A method as claimed in claim 1 or 3, characterized in that the closure (7) has the form of a zipper / or Velcro and / or steel eyelets.

8. An element according to claim A method according to claim 1 or 3, characterized in that a waterproof foil is attached to the rear wall of the element, from the side of the protected area.

9. An element according to claim A method as claimed in claim 1 or 3, characterized in that the connecting elements (9) are in the form of locks, Velcro or connecting eyelets.