RU2281359C1

RU2281359C1 - Способ намыва песчаного пляжа и устройство для его осуществления

Info

Publication number: RU2281359C1
Application number: RU2005109174/03A
Authority: RU
Inventors: шкин Анатолий Сергеевич Вед (RU); Анатолий Сергеевич Ведяшкин
Original assignee: Калининградский государственный технический университет
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-08-10

Abstract

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для предотвращения размыва морских и речных берегов прибойными волнами путем намыва песчаного пляжа. Способ заключается в установке на поверхности напорного откоса грунтозадерживающих элементов, располагаемых вдоль береговой линии, и удержание их с помощью гибких связей, закрепляемых в грунте. Грунтозадерживающие элементы выполняют из пластин, соединенных между собой под углом и обладающих продольной гибкостью в вертикальной плоскости, и устанавливают с возможностью вертикального перемещения вверх под действием накатной волны и прижима к грунту откатной волной для формирования прудков-отстойников и дренажа за каждым грунтозадерживающим элементом. После намыва необходимого количества грунта грунтозадерживающие элементы последовательно перемещают в сторону водной поверхности. Способ осуществляется с помощью устройства, включающего ряды грунтозадерживающих элементов, расположенных на удерживающих тросах с якорями. Каждый грунтозадерживающий элемент выполнен из пластин, соединенных между собой под углом. Пластины выполнены из отдельных секций с быстроразъемными соединениями и обладают продольной гибкостью в вертикальной плоскости, а объемный вес материала пластин равен или больше объемного веса воды. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для предотвращения размыва морских и речных берегов прибойными волнами путем намыва песчаного пляжа. Известны способы для защиты берега от размыва путем установки на пути движения волн препятствий.

Известен способ намыва пляжа путем возведения стационарных препятствий с каменной наброской и ориентированных перпендикулярно береговой линии (Н.Я.Денисов. Инженерная геология. М.: Госстройиздат, 1960, 198 с.).

Способ позволяет накапливать обломочный материал при его перемещении косыми волнами, однако он неэффективен при действии прямых волн. Другим недостатком способа является высокая стоимость его реализации в связи с большими материальными и трудовыми затратами.

Известен способ намыва пляжа, включающий возведение вдоль берега грунто-задерживающих элементов (Патент РФ №1819307, М.кл. Е 02 В 3/06, опубл. 30.05.1993, БИ №20). Недостатком способа является низкая эффективность наращивания пляжа, так как грунтозадерживающие элементы препятствуют продвижению песка к берегу и, кроме того, элементы неустойчивы к волновому воздействию.

Известен способ намыва пляжа посредством возведения рядов грунтозадерживающих элементов в виде дамб обвалования, устройством прудка-отстойника и дренажа, располагаемых в зоне действия прибойных волн (Авт. св. №1633862, М.кл. Е 02 D 17/18, 1987 г.). Однако аккумуляция грунта и рост напорного откоса пляжа за счет воздействия набегающего волнового потока были незначительны, а при экстремальном штормовом воздействии волнового потока происходила абразия побережья и унос грунта за пределы берегозащитного сооружения.

В известном способе возведение берегозащитных намывных сооружений - песчаных пляжей, примывов береговых территорий и островов осуществляется путем горизонтального размещения параллельно берегу устойчивых рядов грунтозадерживающих элементов и упрочнения намытого грунта до глубины, превышающей уровень волнового воздействия на грунт основания (Патент РФ №2097484, М.кл. Е 02 В 3/06, 1997).

Недостатком способа является низкая эффективность по намыву пляжа, так как жестко установленные параллельно берегу препятствия задерживают перемещение песка в направлении к берегу. Кроме того, способ требует значительных материальных и трудовых затрат для его реализации, а также ухудшает экологию побережья.

Наиболее близким из известных технических решений является способ наращивания пляжей и берегозащитных полос путем установки препятствий ячеистой конструкции из гибкого плавучего материала, удерживаемых на морском дне с помощью анкеров (Патент США №4710057, М.кл. Е 02 В 3/04, НКИ 405-30, 198.7. Изобретения стран мира. Бюл. №9,1988, вып.82, с.37).

Недостатком способа является его низкая эффективность наращивания пляжа, так как происходит задержка песка не только при перемещении с берега, но и при воздействии волнового потока, направленного к берегу. Кроме того, конструкция устройства неустойчива к волновому воздействию.

Задачей изобретения является повышение эффективности наращивания грунта на напорном откосе за счет более полного использования переноса грунта к берегу накатной волной и задержания при действии откатной волны, а также обеспечение возможности многократного использования устройства на других участках.

Для достижения необходимого технического результата грунтозадерживающие элементы выполняют из пластин, соединенных между собой под углом, и устанавливают с возможностью вертикального перемещения вверх при накатной волне и прижима к грунту откатной волной для формирования прудков-отстойников и дренажа за каждым грунтозадерживающим элементом. После намыва необходимого количества грунта грунтозадерживающие элементы последовательно перемещают в сторону водной поверхности.

Устройство для намыва пляжа содержит ряды грунтозадерживающих элементов. Каждый элемент выполнен из пластин, соединенных между собой под углом. Пластины выполнены из отдельных секций с быстроразъемными соединениями и обладают продольной гибкостью в вертикальной плоскости, а объемный вес материала пластин равен или больше объемного веса воды.

Отдельный элемент выполнен из нижней (аккумулятор грунта) и верхней (крыло) и верхней (крыло) пластин, соединенных под углом (20-25)° между собой (например, стойками, расположенными по длине пластин с интервалом), верхняя и нижняя пластины выполнены из отдельных элементов и с продольной гибкостью в вертикальной плоскости. Грунтозадерживающие элементы соединены между собой тросами, расположенными с интервалом по длине препятствий, и снабжены на концах якорями. Такое исполнение грунтоаккумулирующих элементов обеспечивает возможность их вертикального перемещения под действием прибойных волн и продольную гибкость в вертикальной плоскости.

Использование грунтозадерживающих элементов, перемещающихся в вертикальной плоскости (поднимающихся при накате волны и опускающихся при откате волны), обеспечивает беспрепятственное перемещение грунта в сторону берега и не позволяет ему перемещаться в обратном направлении. Формирование временных прудков-отстойников с дренажем за грунтозадерживающим элементом способствует задержанию мелких фракций в теле напорного откоса и увеличивает плотность намываемого сооружения. Поэтапное через определенные интервалы времени перемещение грунтозадерживающих элементов в сторону водной поверхности позволяет намывать пляжи неограниченной ширины (при наличии достаточных объемов грунта). После намыва пляжа необходимой ширины грунтозадерживающие элементы убирают полностью и используют многократно на других участках. Вышеизложенное обеспечивает достижение цели, поставленной в задаче изобретения.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена схема расположения грунтозадерживающих элементов на напорной плоскости (план), на фиг.2 - разрез по I-I во время последовательного прохождения накатной волны, на фиг.3 - разрез по I-I схемы во время последовательного прохождения откатной волны.

На чертежах приняты следующие обозначения:

1 - объект, требующий защиты берега от размыва;

2 - граница пляжа;

3 - якорь;

4 - грунтозадерживающие элементы;

5 - верхняя пластина;

6 - нижняя пластина;

7, 8 - соединительные стойки;

9 - тросы (канаты);

10 - прудок-отстойник;

11 - урез спокойной воды на напорном откосе;

12 - дренаж;

13 - напорный откос;

АВ - участок берега, требующий намыва пляжа;

v - вектор скорости движения воды (при накатной волне v_н, при откатной v_o);

N - вертикальная составляющая подъемной силы верхней пластины (при накатной волне N_н, при откатной - N_o);

α - угол атаки.

Способ осуществляется следующим образом.

Для защиты объекта 1 (фиг.1), находящегося в непосредственной близости от границы 2 пляжа и требующего защиты берега на участке АВ, с помощью якорей 3 и тросов 5 закрепляют грунтозадерживающие элементы 4, располагаемые преимущественно параллельно береговой линии (урезу спокойной воды 10). Грунтозадерживающие элементы (фиг.2) выполнены из верхней 5 (крыло) и нижней 6 (грунтозадерживающий элемент) пластин, соединенных стойками 7, 8. Пластины 5, 6 состоят из отдельных секций, соединенных гибкими связями (на чертежах не показаны), и изготовлены из материала с объемным весом равным или превышающим объемный вес воды (например, дерево, пропитанное раствором, препятствующим разложению в воде, или армированная резина). Опорная площадка пластины 5 выполнена с зубцами (на чертежах не показаны), обеспечивающими лучший контакт с грунтом.

Секции пластин 6 изготавливаются из того же материала, что и пластины 5, и устанавливаются с зазором без соединения между собой, что обеспечивает гибкость препятствия и в вертикальной плоскости.

При действии накатной волны с затухающей скоростью v_н (фиг.2) препятствия отрываются от песчаного дна и пляжа за счет подъемной силы N_н, возникающей при обтекании водой верхней пластины 5, установленной под углом атаки α (α_опт=20-25°), и пропускают песок, находящийся во взвешенном состоянии, а также перекатывающийся по напорному откосу 13.

При откатной волне (фиг.3) скатывающаяся с нарастающей скоростью v_o с берега вода, действуя на пластину 5 с направленной вниз силой N_o, прижимает нижнюю пластину 6 к напорному откосу 13, которая создает препятствие для перемещения песка с пляжа. После дренирования воды из прудка-отстойника 11 между грунтозадерживающими элементами 4 образуются скопления задержанного грунта, который следующей накатной волной перемещается выше по напорному откосу 13.

Пример осуществления способа.

На побережье Балтийского моря в районе Куршской косы (фиг.2, 3), где требовалось увеличение ширины пляжа для защиты авандюны, установили устройство из четырех параллельных грунтозадерживающих элементов 4, расположенных с интервалом 1,1 м, соединенных между собой стальными тросами 9 диаметром 0,7 см с якорями на концах. Нижняя и верхняя пластины грунтозадерживающих элементов 4 были выполнены из деревянных досок длиной 300 см толщиной 2 см и шириной 18 см. Секции нижних пластин 6 были соединены между собой с помощью резиновых накладок, верхние пластины 5 не соединялись между собой и крепились с помощью металлических стоек 7, 8 высотой 3-5 см на нижних пластинах 6. Стальные тросы 9 (верхний и нижний) крепились на пластинах с интервалом 300 см и закреплялись на напорном откосе с помощью якорей 3. Грунтозадерживающие элементы 4 под действием накатной волны на верхнюю пластину 5 отрывались от напорного откоса 13 и приподнимались над ним в момент прохождения волны, не препятствуя перемещению песка к берегу. Под действием собственного веса и силы давления откатной волны грунтозадерживающие элементы 4 прижимались нижней пластиной 6 к грунту, создавая прудки-отстойники 11, в которых отсаживался взвешенный в воде и задерживался скатывающийся по напорному откосу песок. В течение одного часа замерами установлено максимальное увеличение высоты пляжа на 5,6 см. При высоте волны 70 см, среднем периоде прохождения волн 7,5 с (8 циклов в минуту) увеличение высоты пляжа за время прохождения одной волны составило 5,6/(60×8)=0,012 см. Через 10 часов грунтозадерживающие элементы 4 переместили на 2 метра в сторону моря, сначала перенесли верхние якоря, затем нижние и продолжали намыв пляжа.

После четырех циклов перемещений устройства в сторону моря сформировался пляж шириной около 8 м и высотой 0,5 м. Затем устройство переместили на новый участок.

Claims

1. Способ намыва песчаного пляжа, включающий установку на поверхности напорного откоса грунтозадерживающих элементов, располагаемых вдоль береговой линии, и удержание их с помощью гибких связей, закрепляемых в грунте, отличающийся тем, что грунтозадерживающие элементы выполняют из пластин, соединенных между собой под углом и обладающих продольной гибкостью в вертикальной плоскости, и устанавливают с возможностью вертикального перемещения вверх под действием накатной волны и прижима к грунту откатной волной для формирования прудков-отстойников и дренажа за каждым грунтозадерживающим элементом, а после намыва необходимого количества грунта грунтозадерживающие элементы последовательно перемещают в сторону водной поверхности.

2. Устройство для намыва песчаного пляжа, включающее ряды грунтозадерживающих элементов, расположенных на удерживающих тросах с якорями, отличающееся тем, что каждый грунтозадерживающий элемент выполнен из пластин, соединенных между собой под углом, причем пластины выполнены из отдельных секций с быстроразъемными соединениями и обладают продольной гибкостью в вертикальной плоскости, а объемный вес материала пластин равен или больше объемного веса воды.