RU2011736C1 - Erodible earth-filled dam of emergency spillway - Google Patents
Erodible earth-filled dam of emergency spillway Download PDFInfo
- Publication number
- RU2011736C1 RU2011736C1 SU914926435A SU4926435A RU2011736C1 RU 2011736 C1 RU2011736 C1 RU 2011736C1 SU 914926435 A SU914926435 A SU 914926435A SU 4926435 A SU4926435 A SU 4926435A RU 2011736 C1 RU2011736 C1 RU 2011736C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spillway
- trench
- insert
- crest
- dam
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
Abstract
Description
Изобретение относится к гидротехнике, более конкретно к грунтовым плотинам, которые применяются для перекрытия резервных водосбросов типа "предохранительные пробки". The invention relates to hydraulic engineering, and more particularly to soil dams, which are used to block the reserve spillways of the type "safety plugs".
Наиболее близким к заявленному техническому решению является решение с комбинированным противофильтрационным устройством, при этом его нижняя часть выполнена в виде напорного бетонного элемента с глубинным водосбросом, на который оперта противофильтрационная диафрагма. Напорный бетонный элемент выполнен на высоту Нк
Нк = Но + На + а, где Но - напор на напорный бетонный элемент перед паводком;
На - максимальная расчетная высота подъема воды при паводке;
а - запас высоты над максимальным уровнем воды в водохранилище, т. е. не допускается перелива воды через бетонный элемент. Так как противофильтрационная диафрагма имеет гребень на отметке, превышающей ФПУ, то использовать такую плотину на резервном водосбросе нельзя.Closest to the claimed technical solution is a solution with a combined antifiltration device, while its lower part is made in the form of a pressure concrete element with a deep spillway, on which the antifiltration diaphragm is supported. Pressure concrete element is made to a height of N to
H k = H o + H a + a, where H o is the pressure on the pressure concrete element before the flood;
N a - the maximum estimated height of water rise during high water;
a - reserve of height above the maximum water level in the reservoir, i.e., overflow of water through a concrete element is not allowed. Since the anti-filtration diaphragm has a crest at a mark exceeding the FPU, it is impossible to use such a dam on the reserve spillway.
Прототипом предлагаемого технического решения является резервный водосброс грунтового подпорного сооружения, включающий устои и расположенную между ними грунтовую размываемую вставку, выполненную в виде плотины высотой меньше высоты подпорного сооружения, отличающуюся тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет уменьшения глубины сработки водохранилища, он снабжен установленной между устоями со стороны водохранилища перед вставкой водосливной стенкой, высота которой меньше высоты вставки. При этом высота водосливной стенки hсвычисляется из формулы
Q = mb(hвб-hC)3/2, где Q - расчетный расход через резервный водосброс;
m - коэффициент расхода стенки; b - ширина резервного водосброса; g - ускорение свободного падения; hвб - глубина воды в водохранилище относительно дна резервного водосброса при пропуске расчетного расхода.The prototype of the proposed technical solution is a backup spillway of an underground retaining structure, including abutments and a ground eroded insert located between them, made in the form of a dam with a height less than the height of the retaining structure, characterized in that, in order to increase the efficiency of work by reducing the depth of the reservoir, it is equipped with installed between the abutments from the reservoir before insertion by a spillway wall, the height of which is less than the height of the insert. The height of the spillway wall h with is calculated from the formula
Q = mb (h wb -h C ) 3/2 , where Q is the estimated discharge through the backup spillway;
m is the wall flow coefficient; b is the width of the backup spillway; g is the acceleration of gravity; h wb - the depth of the water in the reservoir relative to the bottom of the backup spillway when the estimated flow rate is missed.
Недостатками этого резервного водосброса являются:
1. Невозможность определения уровня воды в водохранилище, при котором начнется разрушение вставки при переливе воды через гребень, что снижает надежность включения в работу резервного водосброса;
2. Расположение водосливной стенки перед вставкой практически не оказывает влияния на снижение фильтрации воды через вставку, а при нормальных условиях эксплуатации при разрушении вставки весь грунт уносится потоком воды, что снижает эффективность резервного водосброса.The disadvantages of this backup spillway are:
1. The inability to determine the water level in the reservoir, at which the destruction of the insert will begin when the water overflows the ridge, which reduces the reliability of the inclusion of the backup spillway;
2. The location of the overflow wall in front of the insert practically does not affect the reduction of water filtration through the insert, and under normal operating conditions when the insert is destroyed, all soil is carried away by the water flow, which reduces the effectiveness of the backup spillway.
Целью изобретения является повышение надежности резервного водосброса. The aim of the invention is to increase the reliability of the backup spillway.
Цель достигается тем, что размываемая грунтовая плотина резервного водосброса снабжено комбинированным противофильтрационным устройством, гребень, которого размещается ниже форсированного подпорного уровня (▽ ФПУ), но выше нормального подпорного уровня ( ▽ НПУ), и наклонной в сторону нижнего бьефа вставкой из материала с коэффициентом трения, отличным от коэффициента трения грунта низовой призмы, при этом внутри тела плотины со стороны нижнего бьефа за гребнем противофильтрационного устройства она снабжена траншеей, стенки которой выполнены из маловодопроницаемого материала (синтетической пленки, асфальтобетона и т. п. ), а сама траншея заполнена водопроницаемым материалом, которым также заполнено пространство между верховым откосом плотины и траншеей. The goal is achieved by the fact that the eroded soil dam of the backup spillway is equipped with a combined antifiltration device, a crest that is located below the forced retaining level (▽ FPU), but above the normal retaining level (▽ NPU), and an insert made of material with a coefficient of friction that is inclined towards the downstream side different from the coefficient of friction of the soil of the lower prism, while inside the dam body from the downstream side behind the crest of the antifiltration device it is equipped with a trench, the walls of which malovodopronitsaemogo full of material (plastic films, bituminous concrete and m. p.), and the trench itself is filled with permeable material which also filled the space between the dam and the upper slope of the trench.
Такая конструкция грунтовой плотины обеспечивает при подъеме уровня воды выше гребня противофильтрационного устройства заполнение траншеи водой, а затем при превышении уровня воды верха низовой траншеи вода начинает переливаться через траншею и обводнять низовую призму плотины. Под действием силы гидростатического давления воды на низовую стенку траншеи силы фильтрующейся воды и силы взвешивания водой части низовой призмы ниже уровня воды в нижнем бьефе происходит сдвиг низовой призмы по наклонной вставке в сторону нижнего бьефа, разрушение плотины и включение резервного водосброса в работу. This design of the soil dam ensures that when the water level rises above the crest of the anti-filtration device, the trench is filled with water, and then when the water level is above the top of the lower trench, the water begins to overflow through the trench and flood the lower prism of the dam. Under the influence of the hydrostatic pressure of water on the bottom wall of the trench, the strength of the filtered water and the force of water weighing a part of the bottom prism below the water level in the downstream, the downstream prism is shifted along the inclined insert towards the downstream, the dam is destroyed and the backup spillway is put into operation.
На фиг. 1 изображена размываемая плотина резервного водосброса, поперечный разрез; на фиг. 2,3 - то же, с наклоненным в сторону нижнего бьефа противофильтрационным устройством. In FIG. 1 shows a washable dam of a backup spillway, a transverse section; in FIG. 2,3 - the same, with the anti-filtration device inclined towards the downstream.
Плотина имеет верховую 1 и низовую 2 призмы, верховую грань 3 противофильтрационного устройства в виде экрана с гребнем 4, наклонную вставку 5, траншею 6 с верховой 7 и низовой 8 стенками. На низовую стенку 8 траншеи 6 действует сила 9 гидростатического давления при превышении уровня воды в водохранилище отметки гребня 4 ( ▽ Гр) противофильтрационного устройства. Показана: плоскость а-а, проходящая через верховую грань наклонной вставки 5 и образующая угол α с дном водосброса; пунктиром - кривая депрессии в низовой призме, а стрелками - направление действия фильтрационных сил; отметка форсированного подпорного уровня (▽ ФПУ), отметка нормального подпорного уровня (▽ НПУ) и отметка гребня ( ▽ Гр) противофильтрационного устройства, угол β между низовой стенкой 8 и наклонной вставкой 5 (фиг. 1). The dam has a top 1 and
Наклонная в сторону нижнего бьефа вставка из материала (песок, синтетическая пленка и т. п. ) с коэффициентом трения, отличным от коэффициента трения грунта низовой призмы, имеет верхнюю грань а-а, которая наклонена к дну водосброса под углом α больше угла внутреннего трения материала наклонного слоя, что обеспечивает сдвиг низовой призмы 2 именно по наклонной вставке под действием силы 9 гидростатического давления воды на низовую стенку 8 траншеи 6, собственного веса низовой призмы 2, фильтрационных сил и сил взвешивания грунта водой в низовой призме, когда уровень воды в водохранилище превысит отметку конца низовой стенки траншеи 6 и достигнет отметки ФПУ. После сдвига (оползания) низовой призмы 2 по наклонной вставке 5 происходит обрушение гребня плотины, размыв плотины переливающимся потоком воды и включение в работу резервного водосброса. An insert made of material (sand, synthetic film, etc.), inclined towards the downstream, with a friction coefficient different from the coefficient of friction of the bottom prism soil, has an upper face aa, which is inclined to the bottom of the spillway at an angle α greater than the angle of internal friction material of the inclined layer, which provides a shift of the
На фиг. 2 изображена размываемая грунтовая плотина резервного водосброса с наклоненным в сторону нижнего бьефа противофильтрационным устройством 3', размещенным в наклонной вставке 5, причем низковая стенка 8 траншеи герметически соединена с противофильтрационным устройством 5' ниже его гребня так, чтобы выполнялись требования к размещению низовой стенки 8 траншеи (см. выше). Траншея 6 снабжена защитным экраном 10 из малопроницаемого материала (глины, пленки и т. п. ) для предотвращения попадания дождевых и талых вод в траншею. Защитный экран 10 имеет уклон в сторону нижнего бьефа, его нижний конец герметически соединен с верхом низовой стенки 8, а верхний конец размещен выше гребня 4 противофильтрационного устройства, но ниже ▽ ФПУ, таким образом, чтобы верхний конец экрана был ближе к верхнему бьефу, чем точка пересечения верховой грани 3 и гребня 4 противофильтрационного устройства. In FIG. 2 shows a washable soil dam of a backup spillway with an anti-filtration device 3 'inclined towards the downstream side and placed in an
Плотина работает следующим образом. The dam works as follows.
В нормальных условиях эксплуатации, когда уровень воды в водохранилище не превышает НПУ, дождевые и талые воды не попадают в траншею 6, что увеличивает ее долговечность. При пропуске паводковых вод редкой повторяемости начинается подъем воды в водохранилище выше отметки гребня ( ▽ Гр) противофильтрационного устройства, заполнение траншеи водой, а при превышении уровня воды в водохранилище отметки верхнего конца защитного экрана 10 начнется перелив фильтрующейся воды поверх защитного экрана и обводнение низовой призмы. При достижении отметки ФПУ под действием силы 9 гидростатического давления на низовую стенку 8 траншеи 6, собственного веса низовой призмы, фильтрационных и взвешивающих сил произойдет оползание низовой призмы по наклонной вставке 5. Under normal operating conditions, when the water level in the reservoir does not exceed the NPU, rain and melt water do not fall into
Размещение противофильтрационного устройства в наклонной вставке 5 приводит к формированию дополнительной силы 11 гидростатического давления воды на низовую призму 2, которая вместе с силой 9, фильтрационными силами и силами взвешивания повышает эффективность резервного водосброса путем более надежного включения его в работу при ▽ ФПУ. По сравнению с решением по фиг. 1 здесь достигается экономия за счет того, что часть наклонного противофильтрационного устройства выше точки соединения с низовой стенкой 8 траншеи выполняет функции верховой стенки 7 траншеи. Placing the antifiltration device in the
На фиг. 3 изображено техническое решение по п. 4 и 5 формулы изобретения. Отличие этого решения по п. 4 заключается в размещении внутри тела плотины водослива 12 высотой hв, выполняющего при нормальных условиях эксплуатации функции части комбинированного противофильтрационного устройства, так как гребень 13 водослива герметически соединен с наклонным противофильтрационным устройством 3 ', а при работе резервного водосброса функцию водослива с напором Н-hв с коэффициентом расхода m2 значительно большим, чем коэффициент расхода m1обычного резервного водосброса, работающего как водослив с широким порогом при напоре Н/4. Высота водослива hв определяется по формуле
hв= H1-, которая выводится из условия равенства расходов, пропускаемых через резервный водосброс без водослива и с водосливом, т. е.In FIG. 3 depicts a technical solution according to
h in = H 1- , which is derived from the condition of equality of costs passed through the reserve spillway without spillway and with spillway, i.e.
Q = m1bH3/2= Qв= m2bH-h, где b - ширина резервного водосброса; g - ускорение свободного падения.Q = m 1 b H 3/2 = Q in = m 2 b Hh where b is the width of the backup spillway; g is the acceleration of gravity.
При использовании этого решения происходит повышение эффективности резервного водосброса путем сработки водохранилища до отметки гребня водослива ( ▽В), а не до дна резервного водосброса. Кроме того часть грунта тела плотины в объеме 14 перед водосливом не смывается потоком, а остается после прохождения паводка через водосброс, что уменьшает затраты на восстановление размываемой грунтовой плотины и набора воды в водохранилище до отметки НПУ. When using this solution, the efficiency of the reserve spillway is increased by operating the reservoir to the mark of the spillway crest (▽ B), and not to the bottom of the reserve spillway. In addition, part of the soil of the dam body in a volume of 14 before the spillway is not washed away by the stream, but remains after the flood passes through the spillway, which reduces the cost of restoring the eroded soil dam and water collection in the reservoir to the level of the NPU.
Решение по п. 4 формулы изобретения применимо и для технических решений, показанных на фиг. 1, 2, но наиболее эффективно с решением по фиг. 2 и 3. The solution of claim 4 is also applicable to the technical solutions shown in FIG. 1, 2, but most effectively with the solution of FIG. 2 and 3.
На фиг. 3 изображено также техническое решение по п. 5, формулы изобретения. Верхняя часть противофильтрационного устройства 3' выполнена в виде наклонной стенки 15 из маловодопроницаемого материала, низ которой герметически соединен с гребнем 4 противофильтрационного устройства 3' , а верх расположен не выше ФПУ, при этом угол γ между стенкой 15 и наклонной вставкой составляет не менее 90o . Такое решение применимо также для конструкций, показанных на фиг. 1, 2, но наиболее эффективно для решений, изображенных на фиг. 3.In FIG. 3 also depicts the technical solution according to p. 5, claims. The upper part of the antifiltration device 3 'is made in the form of an
Плотина работает следующим образом. The dam works as follows.
При форсировке уровня воды в хранилище от НПУ до ФПУ происходит рост силы 9 и силы 11 гидростатического давления воды соответственно на наклонную стенку 15 и экран (3), что совместно с действием сил тяжести, фильтрационных сил и сил взвешивания, действующих на низовую призму 2, вызывает оползание низовой призмы 2, разрушение противофильтрационного устройства 3', размыв грунтовой плотины и пропуск паводка редкой повторяемости через резервный водосброс. When the water level in the storage is forced from the NPU to the FPU, the
Применение предлагаемого технического решения позволяет повысить надежность и эффективность резервного водосброса путем гарантированного включения в работу при подъеме уровня воды в водохранилище до отметки форсированного подпорного уровня. The application of the proposed technical solution allows to increase the reliability and efficiency of the backup spillway by guaranteed inclusion in the work when the water level in the reservoir rises to the level of the forced retaining level.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914926435A RU2011736C1 (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Erodible earth-filled dam of emergency spillway |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914926435A RU2011736C1 (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Erodible earth-filled dam of emergency spillway |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011736C1 true RU2011736C1 (en) | 1994-04-30 |
Family
ID=21569162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU914926435A RU2011736C1 (en) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | Erodible earth-filled dam of emergency spillway |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2011736C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996033312A1 (en) * | 1995-04-19 | 1996-10-24 | Hydroplus, Societe Anonyme | Device for triggering the destruction of a selected part of a hydraulic structure, such as a levee, a dike or a backfilled dam, and a hydraulic structure comprising such a device |
CN109914359A (en) * | 2019-04-19 | 2019-06-21 | 黄河勘测规划设计研究院有限公司 | A kind of composite structure of arch dam table hole exits energy dissipating |
-
1991
- 1991-04-08 RU SU914926435A patent/RU2011736C1/en active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996033312A1 (en) * | 1995-04-19 | 1996-10-24 | Hydroplus, Societe Anonyme | Device for triggering the destruction of a selected part of a hydraulic structure, such as a levee, a dike or a backfilled dam, and a hydraulic structure comprising such a device |
FR2733260A1 (en) * | 1995-04-19 | 1996-10-25 | Hydroplus | DEVICE FOR TRIGGERING THE DESTRUCTION OF A SELECTED PART OF A HYDRAULIC STRUCTURE SUCH AS A LIFTING, A DYK OR A DAM IN FILLING, AND HYDRAULIC STRUCTURE CONTAINING SUCH A DEVICE |
US5882144A (en) * | 1995-04-19 | 1999-03-16 | Hydroplus | Device and method for triggering the destruction of a selected part of a hydraulic structure, such as a levee, a dike or a backfilled dam, and hydraulic structure comprising such a device |
CN109914359A (en) * | 2019-04-19 | 2019-06-21 | 黄河勘测规划设计研究院有限公司 | A kind of composite structure of arch dam table hole exits energy dissipating |
CN109914359B (en) * | 2019-04-19 | 2024-03-12 | 黄河勘测规划设计研究院有限公司 | Combined structure for dissipating energy at surface hole outlet of arch dam |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0183992B1 (en) | Spillway for exceptional floods for barrages comprising at least two spillways | |
AU2008347687B2 (en) | Secured fusible | |
CN112878276A (en) | Barrier lake drainage groove net chain slope protection structure and method | |
CN216615688U (en) | Drainage groove structure of barrier lake | |
Falvey et al. | Hydraulics and design of fusegates | |
RU2011736C1 (en) | Erodible earth-filled dam of emergency spillway | |
RU2573328C2 (en) | Reserve spillway of soil retaining structure (versions) | |
CN216809747U (en) | Flexible net block protection structure of weir plug body | |
CN215210845U (en) | Barrier lake drainage groove net chain slope protection structure | |
CN214783623U (en) | River course side slope protective structure | |
Bornschein et al. | Dam break during the flood in Saxony/Germany in August 2002 | |
CN210827317U (en) | Conveniently-drained dike structure | |
JP2005220610A (en) | Continuous flow type slit sand control dam | |
Collins et al. | History and bathymetry of a surge-dammed lake | |
RU2011735C1 (en) | Earth- filled dam with filtering spillway | |
JP4097222B2 (en) | River / Sabo Structure and Block Material for River / Sabo Structure Construction | |
RU2789335C1 (en) | Earthfill dam with combined spillway | |
CN211547527U (en) | Emergency device of flood bank | |
RU2668092C1 (en) | Light weight flood relief water disposal unit for ground water dam | |
SU1532656A1 (en) | Sandby water spillway for earth-fill retaining strucrure | |
RU2139387C1 (en) | Water-passing structure | |
CN217026924U (en) | Anti-seepage and anti-frost-heaving structure for earth-rock dam in cold region | |
RU2639047C1 (en) | Reserve spillway for earth dams | |
RU2758619C1 (en) | Ground dam with filter spillway | |
Singh et al. | Dam breaching |