RU2710164C1

RU2710164C1 - Method of preventing damage from flooding

Info

Publication number: RU2710164C1
Application number: RU2019111216A
Authority: RU
Inventors: Тиберий Георгиевич Незбайло
Original assignee: Тиберий Георгиевич Незбайло
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2019-04-15
Publication date: 2019-12-24

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to hydraulic engineering, namely to devices for protection of populated areas from flooding. In the spring period water from funnel 7 flows by gravity through water conduit 2 into underground reservoir 1. Turbo-unit 3 operates in turbine mode and generates electric power which is accumulated in accumulator 4. Displaceable air from underground reservoir 1 through air duct 5 comes out. At that, air rotates wind-power unit 6, which generates electric power, which is accumulated in accumulator 4 and can be used for power supply of anti-flood measures. At the end of the flood period the reversible turbine unit 3 is operated in the pump mode, incl. using the electric energy of accumulator 4, and the water accumulated in underground reservoir 1 is supplied to the ground surface for its further supply for the needs of water supply, irrigation, heating of buildings during the winter period and / or fire-prevention measures.

EFFECT: accumulation of a large volume of flood waters in an underground artificially formed reservoir makes it possible to significantly reduce damage from flood, and in the post-flood period there is a useful use of accumulated flood waters.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к устройствам защиты населенных территорий от паводковых наводнений. Устройство предназначено для принятия аварийных мер при кратковременных или долговременных ливневых потоках, а также при стихийных паводковых наводнениях перед проведением масштабных мероприятий по спасению населения.The invention relates to the field of hydraulic engineering, and in particular to devices for protecting populated areas from floods. The device is designed to take emergency measures for short-term or long-term torrential torrents, as well as during floods, before carrying out large-scale measures to save the population.

Актуальность решаемой изобретением задачи заключается в том, что в различных регионах Земли ежедневно возникают катаклизмы: землетрясения, наводнения, пожары, обвалы, катастрофы, от которых страдают люди и окружающая среда. Для оказания помощи людям и окружающей среде необходимы различные аварийно-спасательные средства, в том числе и средства для защиты от наводнений и паводков. Ежегодно во многих регионах в Российской Федерации и в других странах мира наводнения разрушают прибрежные зоны, затопляют большие площади, уничтожают урожаи, разрушают населенные пункты. При наводнениях гибнут люди. Ущерб от наводнений исчисляется сотнями миллиардов долларов, а моральные убытки от наводнений невозможно подсчитать.The relevance of the problem solved by the invention lies in the fact that in various regions of the Earth daily disasters occur: earthquakes, floods, fires, landslides, disasters from which people and the environment suffer. Various emergency and rescue equipment, including flood protection and flood protection, is needed to help people and the environment. Every year, in many regions of the Russian Federation and in other countries of the world, floods destroy coastal zones, flood large areas, destroy crops, and destroy settlements. Floods kill people. Flood damage is estimated at hundreds of billions of dollars, and moral damages from floods cannot be calculated.

Таким образом, создание эффективных сооружений для защиты от наводнений и паводков является актуальной задачей. Создание таких сооружений на территории, где возможно появление паводков, крайне сложно и является дорогостоящим мероприятием, так как невозможно предугадать какие оно примет размеры.Thus, the creation of effective structures for protection against floods and floods is an urgent task. The creation of such structures on the territory where floods are possible is extremely difficult and is an expensive undertaking, since it is impossible to predict what size it will take.

Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным устройством признаков.To assess the novelty of the claimed solution, we consider a number of well-known technical devices of a similar purpose, characterized by a combination of features similar to the claimed device.

Наиболее распространенный способ защиты - возведение земляных оградительных дамб различных очертаний в плане.The most common method of protection is the construction of earthen fence dams of various shapes in plan.

Берегозащитными дамбами обычно называют располагаемые возле береговой линии сооружения откосного профиля в виде грунтовой насыпи или конструкции из других материалов, служащие для предупреждения затопления берегов в периоды высоких вод и ветровых нагонов.Shore protection dams are usually referred to as slope structures located near the coastline in the form of an embankment or structures made of other materials, which serve to prevent flooding of coasts during periods of high waters and wind surges.

Известно устройство для предохранения берега от размыва по патенту РФ №2050430, включающее установленные в ряд вдоль береговой линии горообразных блоков, насажанных на вертикальные сваи и соединенных между собой, и блоков, уложенных вертикальными штабелями и заполненными балластом, сверху блоков уложены пригрузочные балки, выполненные по краям с вырезами, соответствующими по форме поперечному сечению свай.A device for protecting the shore from erosion according to the patent of the Russian Federation No. 2050430, including mountain blocks placed in a row along the coastline, mounted on vertical piles and interconnected, and blocks laid with vertical stacks and filled with ballast, loading beams made according to edges with cutouts corresponding in shape to the cross section of piles.

Известно оградительное сооружение по патенту РФ №2040632, включающее ростверк на вертикальных свайных опорах с верхним и нижним строениями в виде крупноблочных элементов коробчатой конструкции, разделенных на отсеки для пропускания свайных опор, установленных один на другой и опирающихся посредством нижнего крупноблочного элемента в форме двутавровой конструкции в плане на упоры, закрепленные на свайных опорах. Крупноблочные элементы верхнего строения выполнены в виде вертикальных волнозащитных экранов и закрепленных на них по обе стороны экранов коробов. Расположенные на уровне поверхности дна и нижние крупноблочные элементы соединены посредством общих осей и отверстий, расположенных в соседних смежных стенках. Нижний крупноблочный элемент снабжен днищами - перегородками, расположенными на крайних отсеках. В крупноблочных элементах, расположенных в зоне переменного горизонта воды на уровне поверхности дна, а также между ними, пространство отсеков вокруг свайных опор заполнено монолитным бетоном на разную высоту.Known enclosure according to the patent of Russian Federation No. 2040632, including a grillage on vertical pile supports with upper and lower structures in the form of large-block elements of a box-shaped structure, divided into compartments for transmission of pile supports installed one on the other and supported by the lower large-block element in the form of an I-beam structure in plan on the stops fixed on pile supports. Large-block elements of the upper structure are made in the form of vertical waveguide shields and boxes mounted on both sides of them. Located at the level of the bottom surface and lower coarse-grained elements are connected by common axes and holes located in adjacent adjacent walls. The lower large-block element is equipped with bottoms - partitions located on the extreme compartments. In large-block elements located in the zone of a variable water horizon at the level of the bottom surface, and also between them, the space of compartments around the pile supports is filled with monolithic concrete at different heights.

Известен способ защиты территорий от затопления при подъеме уровня воды в открытой акватории по патенту РФ №2032018, включающий возведение ограждающих сооружений и водопропускных устройств. Территорию окружают ограждающими сооружениями, выполненными в виде замкнутого контура. Ограждающие сооружения выполняют в виде дамб. Водопропускные устройства имеют отверстия с затворами.There is a method of protecting territories from flooding when the water level rises in an open water area according to the patent of the Russian Federation No. 2032018, including the construction of enclosing structures and culverts. The territory is surrounded by enclosing structures made in the form of a closed loop. The enclosing structures are in the form of dams. Culverts have openings with gates.

Известные берегозащитные сооружения являются материалоемкими, сложными конструктивно; ограничена область их применения из-за конструктивных особенностей; сборка сооружений сложна, трудоемка, занимает много времени; заграждения, насыпи, дамбы и другие временные сооружения, возводимые ежегодно, требуют больших затрат, расхода материалов, трудоемки; не обеспечивается надежная защита от наводнений.Known shore protection structures are material-intensive, structurally complex; their scope is limited due to design features; assembly of structures is difficult, time-consuming, takes a lot of time; barriers, embankments, dams and other temporary structures erected annually require large expenditures, consumption of materials, laborious; reliable flood protection is not provided.

Известна система защиты от паводковых наводнений по патенту РФ №2389845, состоящая из против паводковых плотин, расположенных на каждом притоке главной реки одна за другой, что позволяет создать каскад малых водохранилищ, улавливающих основной объем стока. Ступенчатое расположение водохранилищ позволяет сооружать плотины любой высоты с любым объемом водохранилища и после «срезки» пика паводка в короткие сроки опорожнить их, используя в последующем временно подтопленные земли для хозяйственного использования.A known flood protection system according to the patent of the Russian Federation No. 2389845, consisting of anti-flood dams located on each tributary of the main river one after another, which allows you to create a cascade of small reservoirs that capture the main volume of runoff. The stepwise arrangement of the reservoirs makes it possible to construct dams of any height with any reservoir volume and after “cutting” the peak of the flood in a short time to empty them, using subsequently temporarily flooded lands for economic use.

Известны устройства защиты от паводковых наводнений по патенту РФ№2116401в виде бетонных дамб - запруд, выполненных из бетона с отверстиями, которые предназначены для сброса воды.Known flood protection devices according to the patent of the Russian Federation No. 21116401 in the form of concrete dams - dams made of concrete with holes that are designed to discharge water.

Перечисленные устройства обеспечивают эффективную защиту населенных территорий от паводковых наводнений. Однако в тех случаях, когда требуется остановить первую волну паводка, чтобы обеспечить своевременную эвакуацию населения из района бедствия, или принять экстренные кратковременные меры в случае непродолжительных ливней, возведение таких сооружений бывает нецелесообразным из-за достаточно высокой стоимости и сложности строительства.These devices provide effective protection of populated areas from floods. However, in those cases when it is required to stop the first wave of flood in order to ensure timely evacuation of the population from the disaster area, or to take emergency short-term measures in case of short rains, the construction of such structures is impractical due to the relatively high cost and complexity of construction.

Известно устройство для защиты от паводка по патенту РФ №117102, включающее плотину, выполненную в виде поворотного клапанного затвора, шарнирно установленного в береговых устоях и опирающегося на баллон из эластичного водонепроницаемого материала, соединенного трубопроводом с устройством водозабора и через управляемый вентиль -с устройством водосброса, соединенного с водостоком и размещенного в одном из береговых устоев, при этом устройство водозабора установлено на водостоке перед временным водоемом на высоте, превышающей максимально допустимый уровень воды во временном водоеме. Сущность данного технического решения заключается в разделении паводкового потока при поднятии его уровня на две части. Одна часть перехватывается временной запрудой (водоемом), образуемой за счет перекрытия потока временной плотиной. За счет забора второй части паводкового потока происходит заполнение баллона, который по мере наполнения поворачивает стенку упомянутой плотины до положения, обеспечивающего перекрытие воды в водоеме. При этом для создания необходимого для поднятия плотины уровня напора воды, водозабор производится на высоте, превышающей максимально допустимый уровень воды в запруде (водоеме). Это обстоятельство учитывается при выборе длины трубопровода, размер которого должен превышать высоту плотины гидроузла (максимально допустимый уровень воды во временном водоеме) с учетом угла наклона трубопровода.A device for flood protection according to the patent of the Russian Federation No. 117102, including a dam made in the form of a rotary valve, pivotally mounted in the coastal abutments and resting on a cylinder of flexible waterproof material connected by a pipe to the water intake device and through a controlled valve with a spillway device, connected to the gutter and located in one of the coastal abutments, while the water intake device is installed on the gutter in front of a temporary reservoir at a height exceeding the maximum on the permissible level of water in a temporary pond. The essence of this technical solution is to divide the flood flow when raising its level into two parts. One part is intercepted by a temporary dam (water body), formed by blocking the flow with a temporary dam. Due to the intake of the second part of the flood stream, the cylinder is filled, which, as it is filled, turns the wall of the dam to a position that ensures that the water in the pond overlaps. At the same time, in order to create the level of water pressure necessary for raising the dam, water is withdrawn at a height exceeding the maximum permissible level of water in the dam (body of water). This circumstance is taken into account when choosing the length of the pipeline, the size of which should exceed the height of the dam of the hydraulic system (the maximum permissible water level in a temporary reservoir), taking into account the angle of inclination of the pipeline.

Известен способ снижения подтопления поймы рек паводковыми водами, состоящий в том, что в период, предшествующий паводку, в пониженных точках рельефа поймы реки, при наличии под руслового потока или на тех ее участках, на которых геологическое строение грунта может обеспечить аккумуляцию значительных объемов воды, при отсутствии подземных инженерных сооружений, со стороны одного или обоих берегов строят абсорбирующие вертикальные или наклонные скважины, отличающийся тем, что входные сечения скважин перекрывают водонепроницаемыми крышками, ко времени подхода паводковой волны крышки снимают, и паводковую воду под действием силы тяжести сбрасывают вниз, аккумулируя ее в подземных слоях грунта или направляя в под русловые потоки.There is a method of reducing flooding of river floodplains by flood waters, consisting in the fact that in the period preceding the flood, at lower points of the relief of the river floodplain, in the presence of a channel stream or in those sections in which the geological structure of the soil can accumulate significant volumes of water, in the absence of underground engineering structures, absorbing vertical or deviated wells are built from one or both banks, characterized in that the input sections of the wells are covered with waterproof roofs kami, by the time of the approach of the flood wave, the covers are removed, and flood water under the action of gravity is dumped down, accumulating it in the underground layers of the soil or directing it under the channel streams.

Данное техническое решение, как наиболее близкое к заявленному по техническому существу и достигаемому результату, принято в качестве его прототипаThis technical solution, as the closest to the declared technical essence and the achieved result, was adopted as its prototype

Недостатком данного устройства является сложность и ненадежность конструкции устройства, а также отсутствие возможности полезного использования, накопленного за время паводка объема воды, что могло бы снизить общий ущерб от против паводковых мероприятий.The disadvantage of this device is the complexity and unreliability of the design of the device, as well as the lack of the possibility of useful use, accumulated during the flood volume of water, which could reduce the total damage from anti-flood events.

Задачей заявляемого изобретения является предложение такого способа борьбы с паводками, который не только решит эту задачу, позволит снизить общий ущерб от паводковых мероприятий и полезно использовать часть объема паводковых вод.The objective of the invention is the proposal of such a method of dealing with floods, which will not only solve this problem, will reduce the total damage from flood events and it is useful to use part of the volume of flood waters.

Сущность заявленного технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для решения указанной заявителем технической проблемы и получения обеспечиваемого полезной моделью технического результата.The essence of the claimed technical solution is expressed in the following set of essential features, sufficient to solve the technical problem indicated by the applicant and obtain the technical result provided by the utility model.

Согласно изобретению способ предотвращения ущерба от паводковых наводнений, включающий аккумуляцию части объема паводковых вод, отличающийся тем, что в жизненно важных зонах, подвергаемых затоплениям в паводковые периоды, с поверхности земли пробуривают по меньшей мере одну скважину до уровня плотных грунтов, затем в забое скважины осуществляют подземный взрыв с образованием подземной полости с упрочненными взрывом стенками и с объемом, соответствующим прогнозируемому расчетному объему возможного паводка, после чего соединяют образовавшуюся полость с поверхностью земли водоводом, на котором устанавливают обратимый турбоагрегат, выход генератора которого соединяют с аккумулятором электроэнергии, кроме того образовавшуюся полость соединяют с наружным воздухом воздуховодом, в полости которого размещен ветроагрегат, выход генератора которого соединяют с аккумулятором электроэнергии.According to the invention, a method of preventing damage from floods, comprising accumulating a portion of the volume of flood waters, characterized in that at least one well is drilled from the surface of the earth in vital areas subjected to flooding during flood periods, then the wells are drilled into the bottom hole underground explosion with the formation of an underground cavity with explosion-strengthened walls and with a volume corresponding to the predicted estimated volume of a possible flood, after which the image is connected An enclosed cavity with a surface of the earth with a water conduit on which a reversible turbine unit is installed, the output of the generator of which is connected to the electric power accumulator, in addition, the formed cavity is connected to the outside air by an air duct, in the cavity of which a wind turbine is placed, the generator output of which is connected to the electric power accumulator.

Кроме того, заявленное техническое решение характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно:In addition, the claimed technical solution is characterized by the presence of a number of additional optional features, namely:

- на поверхности земли в устье скважин на уровне ниже уровня паводковых вод образуют воронку для поступления паводковых вод самотеком в водовод.- on the surface of the earth at the mouth of the wells at a level below the level of flood waters form a funnel for the flow of flood waters by gravity into the conduit.

- в паводковый период осуществляют работу обратимого турбоагрегата в режиме турбины с выработкой генератором аккумулируемой электроэнергии;- during the flood period, a reversible turbine unit is operated in turbine mode with the generation of accumulated electricity by the generator;

- накопленную в аккумуляторе электроэнергию направляют на энергоснабжение противопаводковых мероприятий;- the electricity accumulated in the battery is directed to the energy supply of flood control measures;

- по окончании паводкового периода осуществляют работу обратимого турбоагрегата в режиме насоса с подачей, накопленной в подземной полости воды на поверхность земли для последующей подаче ее для нужд водоснабжения, полива, обогрева зданий в зимний период и/или противопожарных мероприятий.- at the end of the flood period, a reversible turbine unit is operated in the pump mode with the supply accumulated in the underground water cavity to the surface of the earth for its subsequent supply for the needs of water supply, irrigation, heating of buildings in winter and / or fire-fighting measures.

Заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, что накопление в подземной искусственно образуемой емкости большого объема паводковых вод позволяет существенно снизить ущерб от паводка, а в послепаводковый период обеспечивается полезное использование накопленных паводковых вод..The claimed combination of essential features ensures the achievement of a technical result, which consists in the fact that the accumulation of a large volume of flood water in an underground artificially formed tank can significantly reduce flood damage, and in the post-flood period, the beneficial use of the accumulated flood water is ensured ..

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлена поперечный разрез в месте образования подземной полости для приема и полезного использования паводковых вод. На чертеже позициями обозначены; подземная полость 1, водовод 2 со встроенным обратимым турбоагрегатом 3, аккумулятор электроэнергии 4, воздуховод 5 со встроенным ветроагрегатом 6, воронка 7 для сбора паводковых вод.The essence of the claimed technical solution is illustrated by the drawing, which shows a cross section at the site of the formation of the underground cavity for the reception and useful use of flood waters. In the drawing, the positions indicated; underground cavity 1, water conduit 2 with integrated reversible turbine unit 3, electric power accumulator 4, air duct 5 with integrated wind turbine 6, funnel 7 for collecting flood waters.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

В паводковый период вода из воронки 7 самотеком через водовод 2 стекает в подземную емкость 1. Турбоагрегат 3 при этом работает в турбинном режиме и вырабатывает электроэнергию, которая аккумулируется в аккумуляторе 4. Вытесняемый при этом из подземной емкости 1 воздух через воздуховод 5 выходит наружу. При этом воздух вращает ветроагрегат 6, который вырабатывает электроэнергию, которая аккумулируется в аккумуляторе 4 и может быть использована для энергоснабжение противопаводковых мероприятий. По окончании паводкового периода осуществляют работу обратимого турбоагрегата 3 в режиме насоса, в т.ч. с использованием электроэнергии аккумулятора 4 и подают накопленную в подземной полости 1 воду на поверхность земли для последующей подаче ее для нужд водоснабжения, полива, обогрева зданий в зимний период и/или противопожарных мероприятий.During the flood period, water from the funnel 7 flows by gravity through the conduit 2 to the underground tank 1. In this case, the turbine unit 3 operates in a turbine mode and generates electricity that is accumulated in the battery 4. The air displaced from the underground tank 1 through the duct 5 goes out. In this case, the air rotates the wind turbine 6, which generates electricity, which is accumulated in the battery 4 and can be used to power flood control measures. At the end of the flood period, a reversible turbine unit 3 is operated in pump mode, incl. using the energy of the battery 4 and feed the accumulated in the underground cavity 1 water to the surface of the earth for its subsequent supply for the needs of water supply, irrigation, heating of buildings in the winter and / or fire-fighting measures.

Заявленное устройство может быть реализовано с использованием известного оборудования, технических и технологических средств.The claimed device can be implemented using well-known equipment, technical and technological means.

Claims

1. A method of preventing damage from floods, including the accumulation of part of the volume of flood waters, characterized in that in vital areas subjected to flooding during flood periods, at least one well is drilled from the surface of the earth to a level of dense soil, then in the bottom hole underground explosion with the formation of an underground cavity with explosion-strengthened walls and with a volume corresponding to the predicted estimated volume of possible flood, after which the resulting cavity is connected to the surface of the earth with a water conduit on which a reversible turbine unit is installed, the output of the generator of which is connected to the electric power accumulator, in addition, the formed cavity is connected to the outside air by an air duct, in the cavity of which a wind turbine is placed, the generator output of which is connected to the electric power accumulator.

2. The method according to claim 1, characterized in that on the surface of the earth at the wellhead at a level below the level of flood waters, a funnel is formed for the flow of flood waters by gravity into the conduit.

3. The method according to claim 1, characterized in that during the flood period, the reversible turbine unit is operated in turbine mode with the generation of accumulated electricity by the generator.

4. The method according to claim 3, characterized in that the accumulated electricity in the battery is directed to the energy supply of flood control measures.

5. The method according to claim 1, characterized in that at the end of the flood period, the reversible turbine unit is operated in pump mode with the supply of water accumulated in the underground cavity to the surface of the earth for its subsequent supply for the needs of water supply, irrigation, heating of buildings in winter and / or fire fighting measures.