Процес захисту від повені

Пропонована корисна модель відноситься до гідротехнічних засобів, призначених для захисту від повеней. Відомий процес захисту від повені, що включає будівництво одноцільових протипаводкових водосхови щ, які є основним видом інженерного захисту територій від паводків. Приблизно третина в сумарному об'ємі водосховищ США - близько 300км 3 - це резервні протипаводкові ємності [Авонян А.Б., доктор геогр. наук, Полюшкин А.А., інж. "Из опыта борьбы с наводнениями в США" в журналі "Гидротехническое строительство" №1, 1989 р.]. Недолік описаного процесу - великі витрати на будівництво водойм і на підтримання їх у робочому стані. Окрім цього, такі водойми призводять до підйому ґрунтових вод, що негативно впливає на екологічну ситуацію у регіоні. Найбільш близьким до пропонованого є процес захисту від повені шляхом регулювання стоку води у системі водозабору, що включає будівництво тимчасової протиповіневої водойми на річковому стоку шляхом спорудження греблі з отвором для пропуску розрахованого об’єму води, що не викликає повені [Деклараційний патент України на винахід №42657А від 15.10.2001, МПК 7 Е02В3/00, Опубл. 15.10.2001, Бюл. № 9, 2001]. Недостатня ефективність описаного способу полягає у тому, що створена система регулювання стоку кожної річки, у тому числі головного русла, не є саморегулюючою, а тому повінь може вносити свої корективи у її роботу, наприклад, призводити до переливу вод води через окремі греблі, що веде до катастрофічних наслідків. У основу пропонованої корисної моделі поставлено задачу розробки такого процесу захисту від повені, який би дозволив побудувати замкнену систему саморегулювання, шляхом створення умов для пропуску розрахованого потоку і перехоплювання надлишкових потоків, які викликають повінь, рознесення їх у часі та на території у межах водозбору за рахунок заповнення кожної тимчасової водойми притоку водою, що стікає лише з площі водозбору між греблями і виходу з кожної греблі тільки попередньо заданого об’єму стоку. Поставлена задача вирішується пропонованим процесом, який, як і відомий процес захисту від повені шляхом регулювання стоку води у системі водозабору, включає будівництво тимчасової протиповіневої водойми на річковому стоку шляхом спорудження греблі з отвором для пропуску розрахованого об’єму води, що не викликає повені, а, відповідно до пропозиції, попередньо виконують дослідження ландшафту місцевості, визначають вищі точки місцевості і басейн водозбору досліджуваного регіону, який включає річку і її притоки, визначають гранично припустимий об’єм води річкового стоку у головному руслі, що не викликає повені та гранично питомий об’єм води кожного притоку, пропорційний частці площі його водозбору, які надходять до річкового стоку, визначають для кожного притоку кількість гребель з отворами однакового перерізу, з можливістю пропуску визначеного об’єму води, визначають басейн водозбору між греблями, а об’єм кожної протипаводкової тимчасової водойми розраховують лише для об’єму води, яка накопичується у басейні водозбору між греблями. Особливістю пропонованого процесу є і те, що дослідження ландшафту місцевості, визначення вищих точок місцевості і басейну водозбору досліджуваного регіону визначають шляхом аерофотозйомки місцевості і наступного дослідження фотознімків. Для виконання згаданого дослідження використовували методику, описану у лі тературі [Касьянова Н.А., Кузьмин Ю.О. Современная аномальная геодинамика недр и ее влияние на объекты нефтегазового комплекса (научные основы, практические приложения и методы учета аномальных геодинамических проявлений). - М.: АОЗТ «Геоинформмарк. - 1996. - 54 с]. Її переваги порівняно з традиційними методиками полягали у оперативності і високій точності отриманих результатів, оскільки на них практично не впливає так званий "людський фактор" - обробка результатів виконується за визначеною і опробованою програмою у комп’ютері. Допустимий об’єм водотоку ( м 3/с), що не викликає повені у головному руслі ріки Qдоп відповідає таким умовам: Qдоп£[Q max-Qперев.] DT, Qдоп=wV (м 3/с), де w - площина живого перерізу річки (м 2), визначеного при найбільшому допустимому рівні підйому води; V середня швидкість течії у цьому перерізі (м/с). Qдоп є сумою допустимих об’ємів водотоку кожного притоку Qдоппрі, тобто, Qдоп=Qдоппр1+Qдоппр2+Qдоппр3+... Sp=S(Sпр1+Sпр2+Sпр3+...), де Sp - площа водозбору ріки (км 2); Sпр1 - площа водозбору і-го притоку ріки, як частки площі водозбору ріки (км 2); DT - тривалість повінево небезпечного періоду Qmax - об’єм води (м 3), що виникає під час випадання найбільших опадів на території водозбору ріки і її притоків. У випадку, що Q max > Qдоп виникає повінь. Qmax=1000.F.W (м 3), де F - площина водозабору річки (км 2), що дорівнює площинам водозабору притоків: F=S(Fпр1+F пр2+Fпр3+...); W - найбільший об’єм води, що утворюється під час опадів та танення снігів (мм/м 2). Qперев. - об’єм води (м 3), що перевищує допустимий і викликаючий повінь під час опадів і танення снігів на площі водозбору ріки. Під час утримування цієї води (акумулювання) у тимчасових водоймах перед греблями (Qакі.) і при сталому значенні об’єму води, що витікає через отвори однакового перерізу у греблях, повені не виникає. Оперев.=S(Qакi1+Qакі2+Qакі3+…). Використання гребель з отворами дозволяє зберегти греблю під час всієї повені і створити умови для стоку строго визначеного об’єму води з тимчасової протиповіневої водойми - такого об’єму, який забезпечує у системі гребель безповіневий стік. Пропонована протиповінева система стоків дозволяє створити замкнену саморегулюючу систему утримування повеневої води завдяки пропуску розрахованого потоку і перехоплювання надлишкових потоків, які викликають повінь, рознесення їх у часі та на території у межах водозбору за рахунок заповнення кожної тимчасової водойми притоку водою, що стікає лише з площі водозбору між греблями і виходу з кожної греблі тільки попередньо заданого об’єму стоку. Суть корисної моделі пояснюється графічними матеріалами. На фіг.1 схематично показана пропонована протиповінева система стоків, що включає схему розташування гребель з отворами і їх робота під час опадів і танення снігів, коли через отвори у греблях пропускається розрахований об’єм стоку, а надлишок води утримується у тимчасових водосховища х до повного стоку і звільнення водосховища. На фіг.2 показано розташування гребель з отворами у звичайних умовах (без збільшених опадів і танення снігів): греблі пропускають звичайний стік - тимчасові водосховища не заповнюються. На фіг.3 показано графік стоку основного русла без застосування процесу захисту від повені. На фіг.4 показано графік стоку основного русла з застосування пропонованого процесу захисту від повені. При цьому на фіг.3 і 4: 1 - об’єм постійного водотоку річки, 2 - об’єм періодичного водотоку річки у межах допустимої повені; 3 - об’єм раптового водотоку річки, що викликає повінь; 3-а - об’єм раптового водотоку річки, утриманий у тимчасових водоймах, що виключило повінь у р услі головної річки. Пропонована протиповінева система стоків призначена для регулювання потоків води до головного русла 1. Система охоплює басейн водозбору головної ріки у межах 2 і включає басейни водозборів притоків 3 і басейни водозборів 4 між греблями на притоках. На схемі показані місця 5 визначення допустимих витрат води головної річки та її притоків, місця 6 розташування гребель з отворами постійного перерізу та тимчасові водойми 7. Система, що включає оптимальне розташування на притоках гребель 6 з отворами, дозволяє під час опадів і танення снігів, коли через отвори у греблях 6 пропускається розрахований об’єм стоку, а надлишок води утримується у тимчасових водоймах 7 до повного стоку і звільнення водойми 7. Приклад. Попередньо виконували дослідження ландшафту місцевості регіону басейну водозбору річки Серет (Східні Карпати). Дослідження ландшафту місцевості, визначення вищих точок місцевості і басейну водозбору досліджуваного регіону визначали шляхом аерофотозйомки місцевості і наступного дослідження фотознімків. На основі одержаних даних визначали гранично припустимий об’єм води річкового стоку у головному руслі, що не викликав повені та граничне питомий об’єм води кожного притоку, пропорційний частці площі його водозбору, які надходили до річкового стоку, визначали для кожного притоку кількість гребель 6 з отворами однакового перерізу, з можливістю пропуску визначеного об’єму води, визначали басейн водозбору між греблями, а об’єм кожної протипаводкової тимчасової водойми розраховували лише для об’єму води, яка накопичувалась у басейні водозбору між греблями 6. При цьому греблі 6 з отворами, що пропускають лише встановлений об’єм води були побудовані на трьох притоках річки Серет (Східні Карпати). Природній середньодобовий розхід води у цій річці складає 21м 3/с, а допустимий розхід, що не викликає повені, встановлений у об’ємі100 м 3/с. Ви ходячи з цього у трьох притоках були побудовані греблі 6 з вмонтованими у ни х наскрізними напівциліндричними трубами, що забезпечували пропуск допустимого сумарного об’єму води: 100м 3/с=39+33+28 (м 3/с). У двох греблях 6 на першому притоці були встановлені напівцилінцричні труби з радіусом 3м, перерізом 14,13м 2 та розрахованим розходом води 39м 3/с. У трьох греблях 6 на другому притоці були встановлені напівциліндричні труби з радіусом 2,5м, перерізом 9,81м 2 та розрахованим розходом води 33м 3/с. У двох греблях 6 на третьому притоці було встановлено напівциліндричні труби з радіусом 2,0м, перерізом 6,25м 2 та розрахованим розходом води 28м 3/с. Вода, що утворилася під час опадів і перевищила розрахований розхід води у об’ємі 1,5млн.м 3 була затримана перед греблями 6 у тимчасових греблях у 2004 році, що дозволило уникнути повені у руслі річки Серет.