RU2039155C1 - Method for intensifying the process of basin gravitation water level control - Google Patents

Method for intensifying the process of basin gravitation water level control Download PDF

Info

Publication number
RU2039155C1
RU2039155C1 SU5029314A RU2039155C1 RU 2039155 C1 RU2039155 C1 RU 2039155C1 SU 5029314 A SU5029314 A SU 5029314A RU 2039155 C1 RU2039155 C1 RU 2039155C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reservoir
channels
zone
basin
flow
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Васильевич Даниленко
Валерия Леонидовна Макаренко
Original Assignee
Леонид Васильевич Даниленко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Леонид Васильевич Даниленко filed Critical Леонид Васильевич Даниленко
Priority to SU5029314 priority Critical patent/RU2039155C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2039155C1 publication Critical patent/RU2039155C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

Abstract

FIELD: hydraulic engineering. SUBSTANCE: method involves digging canals in the longitudinal section of a basin. The canals are made in the form of tubes with impermeable walls and placed between the basin surface and the bottom with their inlets being located in the area potentially floodable with drift flow and outlets being in the area of lowered or practically constant basin gravitation level, the outlet opening being directed to meet the dynamic head of the estuarine river flow. EFFECT: reliable inundation protection; improved water exchange in natural reservoirs. 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническим способам защиты от наводнений, в частности к защите береговой линии от воздействия дрейфовых течений, подпирающих устья рек. The invention relates to hydraulic methods of flood protection, in particular to the protection of the coastline from the effects of drift currents, supporting river mouths.

Известны способы защиты от наводнений, включающие отгораживание части водоема плотиной или дамбой с тем, чтобы преградить путь дрейфовому течению, направлением которого обычно совпадает с направление господствующего ветра, а огражденную акваторию использовать как аккумулятор стока реки, заполняемый за время воздействия неизменного по направлению ветра (1). Known methods of flood protection, including blocking part of the reservoir with a dam or dam in order to block the path of the drift current, the direction of which usually coincides with the direction of the prevailing wind, and use the fenced area as an accumulator of the river flow, filled during exposure to the same direction of the wind (1 )

Такие способы, как показал опыт защиты Санкт-Петербурга, обладают существенными недостатками:
во-первых, достаточно не гарантируют от наводнений ввиду того, что при заполнении отгороженной акватории затопление береговой полосы все-таки наступает, да и в самой огражденной части под действием ветра и при малой глубине возникает дрейфовое течение, повышающее уровень воды у устья реки;
во-вторых, наличие дамбы резко уменьшает естественный водообмен у береговой линии, что приводит к образованию застойных зон в водоеме и резкому ухудшению экологической обстановки.
Such methods, as shown by the experience of defense of St. Petersburg, have significant disadvantages:
firstly, they are not sufficiently guaranteed against floods due to the fact that when the fenced area is filled, flooding of the coastal strip nevertheless occurs, and even in the fenced part, under the influence of wind and at shallow depths, a drift current arises that raises the water level at the mouth of the river;
secondly, the presence of a dam sharply reduces the natural water exchange at the coastline, which leads to the formation of stagnant zones in the reservoir and a sharp deterioration in the ecological situation.

Известен способ улучшения вышеописанных способов путем интенсификации поддержания гравитационного уровня в водоеме, включающий отсыпку перед дамбой и за ней искусственных островков, образующих открытые каналы определенного гидравлического сопротивления для потери энергии дрейфовым течением, а также автоматически регулирующийся гидроузел с потоками в устье впадающей реки (2). There is a method of improving the above methods by intensifying the maintenance of the gravitational level in a reservoir, including the dumping of artificial islands in front of the dam and behind it that form open channels of a certain hydraulic resistance for energy loss by the drift current, as well as an automatically controlled hydraulic unit with flows at the mouth of the flowing river (2).

Этот способ также не решает проблемы защиты от наводнения, ибо в самих открытых каналах не устраняется воздействие ветра, вызывающего дрейфовое течение, и оно может даже усилиться из-за небольшой глубины каналов, образованных между насыпными островами. This method also does not solve the problem of flood protection, because the open channels themselves do not eliminate the effect of the wind, causing a drift current, and it can even increase due to the small depth of the channels formed between the bulk islands.

Кроме того, никак не устраняется, а наоборот уменьшается, естественный водообмен внутри водоема из-за того, что в искусственной дельте из насыпных островов какие-то потоки будут доминирующими, а течение в других практически приостановится совсем. Экологическая же обстановка по этому способу может только ухудшиться. In addition, it does not eliminate, but rather decreases, the natural water exchange inside the reservoir due to the fact that in the artificial delta from the bulk islands some flows will be dominant, while the flow in others will practically stop completely. The ecological situation according to this method can only worsen.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ интенсификации процесса водообмена в водоеме, включающий выполнение на дне водоема выемки, продольная ось которой ориентирована по дрейфовому течению при господствующем ветре, а со стороны подветренного конца выемки выполняют слабопроницаемое незатопляемое сооружение, располагаемое по нормали к продольной оси выемки, чем создаются локальные водоворотные области, частично гасящие дрейфовое течение и, тем самым, понижающие общий уровень затопления береговой линии (3). Closest to the proposed method is a method of intensifying the process of water exchange in a body of water, including making a notch at the bottom of the body of water, the longitudinal axis of which is oriented along the drift current with a prevailing wind, and from the side of the leeward end of the notch, a low-permeable non-flooding structure is placed normal to the longitudinal axis of the notch, what creates local whirlpool areas, partially quenching the drift current and, thereby, lowering the overall level of coastline flooding (3).

Этот способ предполагает создание выемок в дне водоема, что уменьшает дрейфовое течение, особенно по сравнению с мелководными каналами по способу (1), под воздействием ветров, а наличие выступающих над зеркалом водоема полупроницаемых незатопленных сооружений с подветренной стороны еще более снижает энергию дрейфового течения за счет образования и поддержания вихрей возле выемок. This method involves the creation of recesses in the bottom of the reservoir, which reduces the drift current, especially in comparison with shallow channels according to method (1), under the influence of winds, and the presence of semi-permeable unfilled structures protruding above the mirror of the reservoir from the leeward side further reduces the energy of the drift flow due to the formation and maintenance of vortices near the recesses.

Однако и этот способ не лишен недостатков из-за необходимости установки значительного количества незатопляемых сооружений, ухудшают их навигационную обстановку в водоеме и из-за образования многочисленных выемок при постоянном поддержании их геометрических размеров, противодействуя непрерывному заполнению их донным грунтом, нарушается экологическая обстановка водоема и не прекращаются экономические затраты на воспроизводство выемок. Кроме того, увеличение объема водоема будет способствовать уменьшению скорости стока рек через водоем, что также ведет к уменьшению водообмена в водоеме и нарушению экологической обстановки. However, this method is not without drawbacks due to the need to install a significant number of flood-proof structures, worsen their navigational situation in the reservoir and due to the formation of numerous excavations while constantly maintaining their geometric dimensions, counteracting the continuous filling of them with bottom soil, the ecological situation of the reservoir is disturbed and not the economic costs of reproduction of the recesses cease. In addition, an increase in the volume of the reservoir will contribute to a decrease in the rate of river flow through the reservoir, which will also lead to a decrease in the exchange of water in the reservoir and disturbance of the ecological situation.

Сущность изобретения заключается в способе интенсификации процесса поддержания гравитационного уровня водоема, включающем установление предварительной связи между розой ветров и параметрами дрейфового ветрового течения в период между ледоставами и выполнении каналов в виде труб с непроницаемыми стенками, которые располагают между зеркалом водоема и дном, входными отверстиями в зоне потенциального затопления дрейфовым течением, а выходными в зоне пониженного или практически постоянного гравитационного уровня водоема. Входные отверстия каналов располагают навстречу динамическому напору устьевого потока реки. Этим организуется отток воды непосредственно из зоны повышенного уровня в зону пониженного, или хотя бы зону неизменного уровня, сохраняемого и при наличии дрейфового течения, гравитационного уровня, характерного для спокойного состояния водоема, через каналы, изолированные от дрейфового потока жидкости и вызывающего этот поток (течение) причин, в частности ветра. The essence of the invention lies in a method of intensifying the process of maintaining the gravitational level of a reservoir, including establishing a preliminary connection between the wind rose and the parameters of the drift wind flow in the period between ice formation and the implementation of channels in the form of pipes with impermeable walls, which are located between the reservoir mirror and the bottom, the inlets in the zone potential flooding by the drift current, and by the weekend in the zone of low or almost constant gravitational level of the reservoir. Inlet openings of the channels are arranged towards the dynamic pressure of the river mouth flow. This organizes the outflow of water directly from the zone of a high level to a zone of a low, or at least a zone of a constant level, which is maintained even in the presence of a drift current, the gravitational level characteristic of a calm state of a water body, through channels isolated from the drift flow of the liquid and causing this flow (flow ) reasons, in particular wind.

Переток жидкости осуществляется либо под действием гравитационного перепада давлений на концах канала, один из которых находится в зоне затопляемых берегов, а другой в зоне нормального (при безветрии) или пониженного гравитационного уровня, либо под действием побудителей расхода, например, осевых нагнетателей. При этом каналы не обязательно располагать вдоль дрейфовых течений. Естественное течение через каналы обеспечивается как за счет энергии ветра, поднимающего уровень жидкости в водоеме (относительно гравитационного) у одного из концевых отверстий канала и понижающего (или оставляющего неизменным гравитационным) у другого концевого отверстия канала, так и за счет гидродинамического устьевого напора впадающих в водоем рек, где они имеются. Наиболее эффективным является использование каналами одновременно как напора от дрейфового течения, так и динамического напора впадающей в водоем реки. Конструкция каналов должна обеспечивать изоляцию течения в них от воздействия потоков жидкости как водоемных, так и атмосферных. Они могут быть выполнены, например, в виде труб большого диаметра круглого иди другого рационального сечения. Материал и его толщина должны обеспечивать долговечность, экологическую совместимость и достаточную жесткость для исключения влияния внешних механических возмущений на поток внутри канала. Расположение каналов в водоеме обусловлено тем, что поток в них не должен быть расположен выше уровня зеркала водоема при различных (возможных) его колебаниях. Такие же требования относятся и к отверстиям каналов. The fluid flow is carried out either under the influence of a gravitational pressure drop at the ends of the channel, one of which is in the area of flooded banks, and the other in the zone of normal (with no wind) or low gravity level, or under the influence of flow drivers, for example, axial superchargers. Moreover, the channels do not have to be located along drift currents. The natural flow through the channels is ensured both by wind energy raising the liquid level in the reservoir (relative to gravitational) at one of the channel end openings and lowering (or leaving the gravitational constant) at the other channel end opening, as well as due to the hydrodynamic wellhead pressure flowing into the water body rivers where they are available. The most effective is the use of channels at the same time as the pressure from the drift current, and the dynamic pressure flowing into the water body of the river. The design of the channels should provide isolation of the flow in them from the effects of fluid flows, both water and atmospheric. They can be made, for example, in the form of pipes of large diameter round or another rational section. The material and its thickness should provide durability, environmental compatibility and sufficient rigidity to exclude the influence of external mechanical disturbances on the flow inside the channel. The location of the channels in the reservoir is due to the fact that the flow in them should not be located above the level of the mirror of the reservoir with its various (possible) fluctuations. The same requirements apply to channel openings.

Таким образом, энергия ветра, вызывающего дрейфовое течение и затопление берегов используется для создания круговорота воды в водоеме из зоны затопления в зону низкого гравитационного уровня через каналы и обратно по дрейфовому течению к зоне затопления, что существенно интенсифицирует водообмен и, как следствие, улучшая экологическую обстановку водоема в целом. Одновременно по каналам со скоростью, существенно превышающей скорость в открытом пространстве водоема, причем скорость эта будет тем больше, чем больше перепад уровней на концах канала, жидкость будет из зоны затопления перетекать в зоны пониженного уровня, что при соответствующем количестве каналов и их сечении обеспечит автоматическую надежную защиту от наводнений за счет перелива затопляющей воды через каналы. Кроме того, вода (жидкость), вытекающая из концевого отверстия в придонную область пониженного уровня, будет иметь скорость, направленную в противоположную ветру сторону и вызванному им дрейфовому течению, что существенно затруднит возврат такого потока в дрейфовое течение и, тем самым, уменьшит степень затопления береговой линии в целом. Thus, the wind energy that causes drift current and flooding of the coast is used to create a water cycle in the reservoir from the flooding zone to the zone of low gravity level through channels and back along the drift current to the flooding zone, which significantly intensifies water exchange and, as a result, improves the environmental situation reservoir in general. At the same time, through the channels with a speed significantly exceeding the speed in the open space of the reservoir, and this speed will be the greater, the greater the level difference at the ends of the channel, the liquid will flow from the flooding zone to the lower level zones, which will ensure automatic reliable protection against floods due to overflow of flooding water through channels. In addition, water (liquid) flowing from the end hole to the bottom region of the lower level will have a speed directed in the opposite direction to the wind and the drift flow caused by it, which will significantly complicate the return of such a flow to the drift flow and, thereby, reduce the degree of flooding coastline as a whole.

На фиг. 1 представлен водоем, вид сверху; на фиг. 2 вид спереди водоема, рассеченного вертикальной плоскостью, расположенной вдоль направления дрейфового течения (передний разрез); на фиг. 3 вид слева водоема, рассеченного вертикальной плоскостью, расположенной перпендикулярно направлению дрейфового течения (боковое сечение). In FIG. 1 shows a pond, top view; in FIG. 2 is a front view of a reservoir dissected by a vertical plane located along the direction of the drift current (front section); in FIG. 3 is a left view of a reservoir dissected by a vertical plane perpendicular to the direction of the drift current (lateral section).

На фиг. 1 схематично представлен водоем 1, береговая линия 2 и река 3, причем подверженная затоплению зона 4 представлена пунктирной линией. На фиг. 2 представлен разрез водоема 1 и часть реки 3, сплошной линией указан гравитационный уровень 5 водоема 1, а штриховой максимально возможный уровень 6 берегов водоема 1 и реки 3 за счет подпора устьевого стока последней. In FIG. 1 is a schematic representation of a body of water 1, a coastline 2 and a river 3, wherein zone 4 subject to flooding is represented by a dashed line. In FIG. Figure 2 shows the section of the reservoir 1 and part of the river 3, the solid line indicates the gravitational level 5 of the reservoir 1, and the dashed maximum possible level 6 of the banks of the reservoir 1 and river 3 due to the backwater of the estuary runoff.

Три канала 7 размещены между зеркалом водоема 1 и его дном и выполнены в виде сплошных труб с непроницаемыми для механических воздействий стенками и отверстиями на концах, причем входные отверстия, размещенные ближе к берегам каналов 7, на фиг. 2 расположены в придонной области зоны пониженного гравитационного уровня 8. Сами каналы 7 проложены по дну водоема 1. Стрелками указаны движение ветра, дрейфового течения и течения в каналах 7. На фиг. 3 показаны возможные сечения каналов: круглое, прямоугольное, овальное. Three channels 7 are placed between the mirror of the reservoir 1 and its bottom and are made in the form of continuous pipes with walls and openings that are impervious to mechanical stress, and the inlet openings located closer to the banks of the channels 7, in FIG. 2 are located in the bottom region of the zone of reduced gravitational level 8. The channels 7 themselves are laid along the bottom of the reservoir 1. The arrows indicate the movement of the wind, drift current and current in the channels 7. In FIG. 3 shows the possible sections of the channels: round, rectangular, oval.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Из-за поступления воды из устья реки 3 в водоем 1 затопленный берег 4 будет иметь уровень воды, несколько превышающий гравитационный. К этому добавляется слабый динамический напор, и все вместе обеспечит малое движение жидкости в каналах 7 в сторону от потенциально затопляемого берега 4, причем скорость движения воды в каналах 7 будет существенно больше, чем во всем водоеме 1 из-за отсутствия сил, противодействующих возвращению воды в открытом водоеме 1, и, тем самым, будет осуществлена интенсификация водообмена в водоеме 1 путем выноса вод из прибрежной зоны 4 в зону 8, далекую от нее, и организации в последней мощного источника. При появлении ветра (см. фиг.) возникает спутное дрейфовое течение, которое повышает уровень воды у берега 4 и понижает его в других частях водоема 1. Это приводит к увеличению перепада геометрических напоров на концах каналов 7, усиливает в них поток, примерно пропорционально. Вода из зоны затопления интенсивно поступает в зону пониженного гравитационного уровня с водоема 1, тем самым, уменьшая объем воды в зоне 4 и интенсифицируя водообмен во всем водоеме, улучшая его экологию. При прохождении "длинных волн", сравнимых по длине с каналами 7, также будет улучшаться водообмен между удаленными зонами 4 и 8 водоема 1. Due to the flow of water from the mouth of the river 3 to the reservoir 1, the flooded shore 4 will have a water level slightly higher than gravity. A weak dynamic pressure is added to this, and all together will provide a small movement of fluid in the channels 7 away from the potentially flooded shore 4, and the speed of water in the channels 7 will be significantly higher than in the whole body of water 1 due to the lack of forces opposing the return of water in open reservoir 1, and, thereby, intensification of water exchange in reservoir 1 will be carried out by transferring water from coastal zone 4 to zone 8, far from it, and organization in the last powerful source. When the wind appears (see Fig.), A satellite-like drift current arises, which increases the water level near the shore 4 and lowers it in other parts of the reservoir 1. This leads to an increase in the difference in geometric pressure at the ends of channels 7, strengthens the flow in them, approximately proportionally. Water from the flooding zone intensively enters the zone of low gravity level from reservoir 1, thereby reducing the volume of water in zone 4 and intensifying water exchange in the entire reservoir, improving its ecology. With the passage of "long waves", comparable in length with channels 7, the water exchange between the remote zones 4 and 8 of the reservoir 1 will also improve.

Более конкретные разработки устройства, реализующих предложенный способ, возможен при выявлении конкретных параметров водоема 1. Так, если недопустим переток по каналам 7 в обратном направлении, т.е. в зону 4 (противоположную направлению стрелок), то, например, выходные отверстия в каналах 7 следует оборудовать автоматическими заслонками (на фиг. не показаны), исключающими обратный переток по каналам 7. More specific development of the device that implements the proposed method is possible when identifying specific parameters of the reservoir 1. So, if the overflow through channels 7 in the opposite direction is unacceptable, i.e. into zone 4 (opposite the direction of the arrows), then, for example, the outlet openings in the channels 7 should be equipped with automatic shutters (not shown in Fig.), which exclude the reverse flow through the channels 7.

Claims (1)

СПОСОБ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССА ПОДДЕРЖАНИЯ ГРАВИТАЦИОННОГО УРОВНЯ ВОДОЕМА, включающий установление предварительной связи между розой ветров и параметрами дрейфового ветрового течения в период между ледоставами и выполнение каналов в продольном сечении водоема, отличающийся тем, что каналы выполняют в виде труб с непроницаемыми стенками и располагают между зеркалом водоема и дном в поперечном сечении, входными отверстиями в зоне потенциального затопления дрейфовым течением, а выходными в зоне поперечного сечения водоема, соответствующей зоне пониженного или практически постоянного гравитационного уровня водоема, при этом входные отверстия канала или каналов, размещенных в средней части продольного сечения водоема, располагают навстречу динамическому напору устьевого потока водоема. METHOD OF INTENSIFICATION OF THE PROCESS OF MAINTAINING THE GRAVITATIONAL LEVEL OF THE RESERVOIR, including the establishment of a preliminary connection between the wind rose and the parameters of the drift wind flow in the period between ice formation and the implementation of channels in the longitudinal section of the reservoir, characterized in that the channels are made in the form of pipes with impermeable walls and are placed the bottom in the cross section, the inlets in the zone of potential flooding by the drift current, and the outlet in the zone of the cross section of the reservoir, corresponds to the zone of the reduced or almost constant gravitational level of the reservoir, while the inlet openings of the channel or channels located in the middle part of the longitudinal section of the reservoir, are located towards the dynamic pressure of the wellhead stream of the reservoir.
SU5029314 1992-02-25 1992-02-25 Method for intensifying the process of basin gravitation water level control RU2039155C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5029314 RU2039155C1 (en) 1992-02-25 1992-02-25 Method for intensifying the process of basin gravitation water level control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5029314 RU2039155C1 (en) 1992-02-25 1992-02-25 Method for intensifying the process of basin gravitation water level control

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2039155C1 true RU2039155C1 (en) 1995-07-09

Family

ID=21597881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5029314 RU2039155C1 (en) 1992-02-25 1992-02-25 Method for intensifying the process of basin gravitation water level control

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2039155C1 (en)

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Ксионжек В. О чем поведала длинная волна. Ж-л "Техника молодежи". N 7, 1987, с.26. *
2. Лысенко В. Система экологической защиты. Ленинградская панорама. N 12, 1990, с.22. *
3. Авторское свидетельство СССР N 1650869, кл. E 02B 15/00, 1991. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Roelofs et al. The hydrography of Pamlico sound
JPH08284139A (en) Automatic lifting-lowering type levee body
US5829917A (en) Tidal system and method for cleansing a harbor
JPS60500063A (en) A method for settling settleable solids carried in a body of water such as a lake, sea or ocean
CN114232663B (en) Variable-permeability underground curtain for preventing seawater intrusion and land source pollution and construction method thereof
CN214832343U (en) River course flood control structure
JPH0320526B2 (en)
RU2039155C1 (en) Method for intensifying the process of basin gravitation water level control
Wright Morphodynamics of a wave-dominated river mouth
Head Low-head air regulated siphons
US10876265B2 (en) Modular hydropower unit
KR820002207B1 (en) Automatic apparatus for selectively draining sea water
CN109113033A (en) Prevent silt from entering the built-in draining pump submerged floating sediment trapping bank of intake
WO2004074583A1 (en) Coastal reservoirs
KR102672873B1 (en) Buoyancy Assist Weir
CN211340704U (en) Ecological sluice device
SU1761858A1 (en) Removable overflow dam
SU1649024A2 (en) Method of controlling river flow
SU1028767A1 (en) Arrangement for reducing hydraulic shock
Niemeyer Morphodynamics of tidal inlets
SU1754841A1 (en) Glacial dam
SU930282A1 (en) Head water level regulator
SU1142818A1 (en) Regulator of level in pools of water-development works
Larsen Pneumatic Barrier Against Salt Water Intrusion
KR20030030574A (en) The automatic system for elimination of material desposited inside a underwater beam