RU2451130C2

RU2451130C2 - Dam of biopositive design

Info

Publication number: RU2451130C2
Application number: RU2010107857/13A
Authority: RU
Inventors: Салигаджи Омарович Курбанов (RU); Салигаджи Омарович Курбанов; Камиль Салигаджиевич Курбанов (RU); Камиль Салигаджиевич Курбанов; Таймураз Русланович Мишаев (RU); Таймураз Русланович Мишаев; Руслан Салигаджиевич Курбанов (RU); Руслан Салигаджиевич Курбанов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "БЕРЕГ"
Priority date: 2010-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2012-05-20
Also published as: RU2010107857A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: dam comprises a reinforcing latticed frame attached to concrete anchors and heavy fascines. Inside the reinforcement frame there are heavy fascines laid as alternating in rows along and across. The first layer is made of heavy fascines laid in dense layers along the dam axis in its entire width and normally to direction of the main river flow. The second layer is made from rows of heavy fascines laid in direction of the flow and normally to rows of the first layer. The third and subsequent layers of heavy fascines are arranged in the same manner, at the same time the upper row of heavy fascines is laid normally to the direction of water flow.

EFFECT: higher efficiency of structure operation and recovery of nature conservation green zones along riverbeds.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано в качестве берегоукрепительных сооружений в размываемых руслах рек и каналов.The invention relates to hydraulic engineering and environmental construction and can be used as shore protection structures in eroded riverbeds and canals.

Наиболее близким техническим решением является запруда [1], состоящая из арматурного решетчатого каркаса, прикрепленного к бетонным анкерам, и габионов, устроенных внутри каркаса. Недостатком данного технического решения является потребность большого количества крупного камня, низкая биопозитивность конструкции.The closest technical solution is the dam [1], consisting of a reinforcing lattice frame attached to concrete anchors, and gabions arranged inside the frame. The disadvantage of this technical solution is the need for a large amount of large stone, low bio-positivity of the structure.

Цель изобретения - повышение эффективности и биопозитивности конструкции.The purpose of the invention is to increase the efficiency and biopositivity of the design.

Указанная цель достигается тем, что в запруде, включающей арматурный решетчатый каркас, прикрепленный к бетонным анкерам, и тяжелые фашины, внутри арматурного решетчатого каркаса послойно вдоль и поперек чередующими рядами уложены тяжелые фашины, причем первый слой выполнен из тяжелых фашин, уложенных плотными рядами вдоль оси запруды по всей ее ширине и нормально к направлению основного потока реки, второй слой - из рядов тяжелых фашин, уложенных по направлению потока и нормально к рядам первого слоя, точно также устроены третий и последующие слои тяжелых фашин, при этом самый верхний ряд тяжелых фашин уложен нормально к направлению потока воды. Сверху гребня запруды устроен дополнительный арматурный каркас решетчатой полукруглой формы, а вдоль прибрежных откосов выше гребня запруды параллельными рядами в один слой до уровня высоких вод и по направлению потока воды уложены легкие фашины, сверху которых обтянута габионная сетка, прикрепленная к откосам и арматурному каркасу.This goal is achieved by the fact that in the dam, including the reinforcing lattice frame attached to concrete anchors, and heavy fascia, inside the reinforcing lattice framework, heavy fascia are stacked in layers along and across alternating rows, and the first layer is made of heavy fascia laid in dense rows along the axis dams across its entire width and normal to the direction of the main stream of the river, the second layer - from the rows of heavy fascines laid in the direction of the stream and normal to the rows of the first layer, the third and last layers of heavy fascin, while the uppermost row of heavy fascin is laid normally to the direction of water flow. An additional reinforced cage of a lattice semicircular shape is arranged on top of the dam ridge, and along the coastal slopes above the dam ridge, in parallel rows in one layer to the high water level and in the direction of the water flow, light fascines are laid, on top of which a gabion mesh is attached, attached to the slopes and reinforcement cage.

На фиг.1 изображено сечение по продольной оси запруды; на фиг.2 - полуплан запруды; на фиг.3 - поперечное сечение запруды, на фиг.4 показана тяжелая фашина в аксонометрии с разрезом.Figure 1 shows a section along the longitudinal axis of the dam; figure 2 - half-dam; figure 3 is a cross section of the dam, figure 4 shows a heavy fascin in a perspective view with a slit.

Запруда состоит из арматурного решетчатого каркаса 1, прикрепленного к анкерам 2, заполнителя из тяжелых фашин 3, устроенного внутри арматурного каркаса 1. Тяжелые фашины 3 выполнены из грунтового заполнителя и гибких оболочек, при этом заполнитель изготовлен из мешков 4, заполненных плодородным грунтом с добавлением семян многолетних трав и кустарников, а оболочка тяжелых фашин - из плотных слоев сухого камыша 5 и гибкой габионной сетки 6, обтянутой вокруг слоев камыша. В местах перевязки тяжелых фашин 3 предусмотрены монтажные петли 7. Внутри арматурного решетчатого каркаса 1 в основание тяжелые фашины 3 уложены по слоям: в первый слой 8 они уложены плотными рядами нормально к направлению потока реки; во второй слой 9 - по направлению потока и нормально к рядам первого слоя 8, а третий слой 10 уложен из рядов тяжелых фашин 3 нормально к направлению потока и перпендикулярно к рядам второго слоя. Самый верхний слой также уложен из рядов тяжелых фашин нормально к направлению потока. Сверху гребня запруды устроен дополнительный арматурный каркас 11 решетчатой полукруглой формы. Вдоль прибрежных зон выше гребня запруды на левом и правом берегу предусмотрены откосные крепления из рядов легких фашин 12, уложенных параллельными рядами и обтянутых сверху габионной сеткой.The dam consists of a reinforcing lattice frame 1 attached to the anchors 2, a filler of heavy fascines 3, arranged inside the reinforcing frame 1. Heavy fascia 3 is made of soil aggregate and flexible shells, while the filler is made of bags 4 filled with fertile soil with the addition of seeds perennial grasses and shrubs, and the shell of heavy fascia is made of dense layers of dry reeds 5 and a flexible gabion net 6, wrapped around the layers of reeds. Mounting loops 7 are provided at the places of dressing of heavy fascia 3. Inside the reinforcing lattice frame 1, heavy fascia 3 are laid in layers into the base in layers: in the first layer 8 they are laid in dense rows normal to the direction of the river flow; in the second layer 9 - in the direction of flow and normal to the rows of the first layer 8, and the third layer 10 is laid out of the rows of heavy fascines 3 normal to the direction of flow and perpendicular to the rows of the second layer. The uppermost layer is also stacked from the rows of heavy fascines normal to the direction of flow. An additional reinforcing cage 11 of a trellised semicircular shape is arranged on top of the ridge of the dam. Along the coastal zones above the crest of the dam on the left and right banks there are sloping fasteners from the rows of light fascines 12, laid in parallel rows and fitted with gabion mesh on top.

Запруда биопозитивной конструкции строится следующим образом.The biopositive dam is constructed as follows.

Вначале выполняют арматурный решетчатый каркас 1 по размерам запруды и прикрепляют к бетонным анкерам 2, устроенным в основании русла. Далее изготавливают тяжелые фашины 3 биопозитивной конструкции в необходимом объеме. Внутри арматурного решетчатого каркаса 1 плотными взаимно перпендикулярными рядами от основания до гребня укладывают изготовленные тяжелые фашины 3. Первый слой 8 выполняют из рядов тяжелых фашин, уложенных нормально к направлению потока; второй слой 9 - из рядов тяжелых фашин 3, уложенных по направлению потока и перпендикулярно к рядам первого слоя 8; третий слой 10 - также из рядов тяжелых фашин 3, уложенных нормально к направлению потока. В случае необходимости таким же образом укладывают четвертый и последующие слои тяжелых фашин. В любом случае самый верхний слой (на гребне) должен быть устроен из рядов тяжелых фашин, уложенных нормально к направлению потока. Затем сверху гребня запруды устраивают дополнительный арматурный каркас 11 полукруглой решетчатой формы, с прикреплением к стойкам основного арматурного каркаса 1. После чего планируют откосы прибрежных зон выше гребня запруды и устраивают откосные крепления со стороны правого и левого берегов. Для чего монтируют параллельными рядами по направлению потока воды легкие фашины 12, сверху которых обтягивают габионную сетку и прикрепляют к откосам и арматурному каркасу 1. Для изготовления тяжелых фашин 3 мешки 4 заполняются местным грунтом 1 и 2 группы. При этом средний ряд 9 и самый верхний ряд 10 запруды выполняются из тяжелых фашин 3, заполнители которых изготовлены из мешков 4, заполненных плодородным растительным грунтом с добавлением семян многолетних трав и кустарников, с целью обеспечения быстрого зарастания растительностью сооружений. Материалом для мешков рекомендуется использовать геосетку.First, a reinforcing lattice frame 1 is made according to the size of the dam and is attached to the concrete anchors 2 arranged at the base of the channel. Then make heavy fascines 3 biopositive design in the required volume. Inside the reinforcing lattice frame 1, dense, mutually perpendicular rows from the base to the ridge are laid made heavy fascia 3. The first layer 8 is made of rows of heavy fascia laid normally to the direction of flow; the second layer 9 - from the rows of heavy fascia 3, laid in the direction of flow and perpendicular to the rows of the first layer 8; the third layer 10 is also from the rows of heavy fascia 3, laid normally to the direction of flow. If necessary, the fourth and subsequent layers of heavy fascines are laid in the same way. In any case, the uppermost layer (on the ridge) should be composed of rows of heavy fascines laid normal to the direction of flow. Then, on top of the dam crest, an additional reinforcing cage 11 of a semicircular trellised shape is arranged, with the main reinforcing cage 1 attached to the posts. After that, slopes of the coastal zones above the dam crest are planned and sloping fastenings from the right and left banks are arranged. For this, light fashions 12 are mounted in parallel rows in the direction of the water flow, on top of which they tighten the gabion mesh and attach to the slopes and reinforcing cage 1. For the manufacture of heavy fashions 3 bags 4 are filled with local soil of groups 1 and 2. At the same time, the middle row 9 and the uppermost row 10 of the dam are made of heavy fascines 3, the aggregates of which are made of bags 4, filled with fertile plant soil with the addition of seeds of perennial grasses and shrubs, in order to ensure fast overgrowing of structures with plants. Material for bags is recommended to use a geogrid.

В русле реки количество запруд могут быть две и более. При этом их располагают каскадом. Размеры запруд и расстояние между ними определяют в зависимости от гидрологических условий рек из условия обеспечения надежности работ и устойчивости сооружений.In the riverbed, the number of dams can be two or more. At the same time they have a cascade. The dimensions of the dams and the distance between them are determined depending on the hydrological conditions of the rivers from the conditions of ensuring the reliability of work and the stability of structures.

Запруда биопозитивной конструкции работает следующим образом.Dam biopositive design works as follows.

Основные гидродинамические нагрузки паводкового потока воспринимает арматурный каркас 1 и равномерно распределяет их по всей площади фронта запруды из-за гибкости конструкции. При этом происходит частичное гашение избыточной энергии потока. Из-за водопроницаемости фашин 3 и гибкости их конструкции, а также расположение их поперек направлению потока (1-й слой 8) предотвращают возможные фильтрационные деформации (контактный размыв) грунтов основания. Происходит заиление верхнего бьефа запруды до отметки ее гребня из-за резкого падения скорости донной части потока перед сооружением, в результате предотвращается возможный размыв русла. А прибрежные откосные крепления из легких фашин 12 защищают примыкающие к запруде береговые зоны от возможного размыва при высоких паводковых уровнях воды в реке. Запруды работают и как водосливы, и как дренажные устройства. Гибкие и волнообразные конструкции тяжелых фашин 3 обеспечивают устойчивость против сдвигающих гидродинамических сил паводкового потока. Гибкость конструкции предотвращает и сосредоточение этих сил в узких местах, тем самым прочность сооружения повышается. Одновременно в плодородном грунте и во влажной среде происходит быстрое зарастание семян растений и развитие их корневой системы. В результате через фашинное крепление будут расти и трава и кустарники. С каждым годом, по мере зарастания и развития корневой системы трав и кустарников в теле запруд и прибрежных откосах, устойчивость и прочность сооружений будут повышаться. В результате сооружения еще сильнее будут укрепляться и сливаться с естественным ландшафтом прибрежных зон.The main hydrodynamic load of the flood flow is perceived by the reinforcing cage 1 and evenly distributes them over the entire area of the dam front due to the design flexibility. In this case, partial quenching of the excess flow energy occurs. Due to the water permeability of the fashions 3 and the flexibility of their design, as well as their location across the flow direction (1st layer 8), possible filtering deformations (contact erosion) of the base soils are prevented. Siltation of the upper pool of the dam occurs to the level of its crest due to a sharp drop in the speed of the bottom of the stream before the construction, as a result of which possible erosion of the channel is prevented. And the coastal sloping fasteners from light fashions 12 protect the coastal zones adjacent to the dam from possible erosion at high flood levels of the river. Dams work both as spillways and as drainage devices. Flexible and wave-like designs of heavy fascines 3 provide stability against the shear hydrodynamic forces of the flood stream. The flexibility of the design also prevents the concentration of these forces in narrow places, thereby increasing the strength of the structure. At the same time, in the fertile soil and in a moist environment, the seeds of plants are rapidly overgrown and their root system develops. As a result, grass and shrubs will grow through the fastening. Every year, as the root system of grasses and shrubs in the body of dams and coastal slopes grows and develops, the stability and strength of structures will increase. As a result, the structures will further strengthen and merge with the natural landscape of coastal zones.

Использование камыша в тяжелых и легких фашинах обеспечивает не только водопроницаемость и гибкость конструкции, но и способствует сохранению влаги в теле сооружений в течение длительного времени. Что создает хорошие условия для прорастания трав и кустарников в теле запруд и на береговых откосах. Со временем все крепление из тяжелых и легких фашин полностью зарастет травой и кустарниками и через несколько лет все сооружение превратится в сплошную дерновку, проросшую ветвями растений вверх и корнями вниз и вширь.The use of reeds in heavy and light fascines provides not only the permeability and flexibility of the structure, but also helps to preserve moisture in the body of structures for a long time. That creates good conditions for the germination of herbs and shrubs in the body of dams and on coastal slopes. Over time, the entire fastening of heavy and light fascias will completely overgrow with grass and shrubs, and in a few years the entire structure will turn into a continuous turf, sprouted by the branches of plants up and roots down and in breadth.

Таким образом, запруда предлагаемой конструкции будет превращаться в биопозитивное инженерное сооружение, которое не препятствует круговороту веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему реки, воспринимается природой как родственный ей элемент.Thus, the dam of the proposed design will turn into a biopositive engineering structure, which does not impede the circulation of substances and energy, helps the development of nature and is included in the river’s ecosystem, it is perceived by nature as a related element.

Запруды биопозитивной конструкции наиболее эффективно могут быть использованы на равнинных участках рек и частично на предгорных участках с уклонами I<0,002. Эти конструкции наиболее полно отвечают современным требованиям природоохранного законодательства и закона о безопасности гидротехнических сооружений.Dams of a biopositive structure can most effectively be used on lowland sections of rivers and partially on foothill sections with slopes I <0.002. These structures most fully meet the modern requirements of environmental legislation and the law on the safety of hydraulic structures.

Источник информацииThe source of information

1. Патент на изобретение №2321701, кл. E02В 3/10, 2008. Способ возведения запруды. 2008 г. Бюл. №10./Курбанов С.О., Тутаев А.А./1. Patent for invention No. 2321701, class. E02B 3/10, 2008. Method of dam construction. 2008 Bul. No. 10. / Kurbanov S.O., Tutaev A.A. /

Claims

1. Dam biopositive structure, including a reinforcing lattice frame attached to concrete anchors, and heavy fascia, characterized in that inside the reinforcing lattice framework lay heavy along and across alternating rows, and the first layer is made of heavy fascia laid in dense rows along the axis of the dam along its entire width and normal to the direction of the main stream of the river, the second layer - from the rows of heavy fascines laid in the direction of the stream and normal to the rows of the first layer, are exactly the same the third and subsequent layers of heavy fascin, while the topmost row of heavy fascin is laid normally to the direction of water flow.

2. The dam according to claim 1, characterized in that on top of the ridge of the dam there is an additional reinforcing cage of a trellised semicircular shape, and along the coastal slopes above the ridge of the dam in parallel rows in one layer to the level of high waters and light fascines are laid in the direction of the water flow, on top of which the gabion net is covered and attached to the slopes and reinforcing cage.