Защитный вал для заграждения от жидкости и способ и устройство для возведения такого защитного вала - RU2156846C2

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Область техники
В первом аспекте данное изобретение относится к защитному валу для заграждения от жидкости, содержащему прилегающую к поверхности, например к земле, часть, например гибкий, заполненный жидкостью кожух и/или гибкий фартук, на которую действует вертикальная сила для прижатия к поверхности и удерживания на месте, причем указанный защитный вал имеет край первой длинной стороны, обращенный в сторону разлива жидкости, и край противоположной, второй длинной стороны, обращенный к сухой стороне защитного вала.

Уровень техники
Наводнения могут происходить в самых разных местах и при различных обстоятельствах. Частые наводнения могут наносить ущерб зданиям, расположенным поблизости от водоемов, например озер и рек, временно выходящих из берегов из-за чрезмерного количества выпавших осадков. В этом случае вода может течь по земле к дому и причинять различные неприятности, например заливать подвальные помещения в доме или частично проникать на первый этаж. Устранение ущерба, нанесенного водой, всегда требует очень больших затрат. В других случаях может произойти разлив по поверхности не воды, а других жидкостей, например масла, топлива, химических реактивов и т.п. вследствие непредвиденных утечек.

Для борьбы с разливами независимо от их природы создают препятствия на пути течения жидкости, чтобы уменьшить масштабы разлива. В частности, сооружают защитный вал, который останавливает поток жидкости. Домовладелец сооружает вал вокруг дома для предотвращения проникновения туда воды. И наоборот, в случае утечки защитный вал возводят для предотвращения растекания жидкости от источника утечки.

В известных способах возведения защитных валов используют твердые материалы, обычно неорганической природы. Традиционный способ предусматривает ручную укладку мешков с песком более или менее высокими рядами. Другой способ состоит в том, что возводят валы из грунта с помощью подходящих механизмов. Однако эти способы обладают недостатками. При сооружении защитных валов с помощью землеройных или экскаваторных работ там, где это возможно, много времени тратится впустую и использование этого способа часто оказывается возможным лишь тогда, когда уже слишком поздно. Кроме того, в результате в земле появляются ямы и другие повреждения. Способ, в котором используются мешки с песком, требует не только много времени, но и больших трудовых затрат. Очень часто во время наводнения поблизости нет ни механизмов, ни мешков с песком, и поэтому прежде чем начать сооружение вала приходится много времени тратить на перевозки. Это значит, что защитный вал может быть возведен слишком поздно.

С целью устранения недостатков, связанных с использованием валов из грунта и защитных валов из мешков с песком, в последнее время были разработаны защитные валы, выполняемые из передвижных заградительных устройств в виде рукавоподобных кожухов, которые можно хранить, брать и транспортировать в сложенном состоянии, а непосредственно в районе наводнения заполнять жидкостью, обычно водой. Многочисленные примеры таких рукавов-кожухов можно найти в патентной литературе, см., например FR 1375854, ЕР 496519, US 3246474, US 3855800, US 4799821 и US 5040919. Существенное преимущество таких рукавов-кожухов состоит в том, что в сложенном состоянии они занимают очень малый объем, а тяжелый материал, который нужен для фиксации кожухов защитного вала, обычно имеется на месте наводнения в избытке в виде воды. Поэтому почти неограниченное количество устройств для заграждения от жидкости в виде рукавов-кожухов может быть быстро и легко доставлено к месту, которое подвергается наводнению, и установлено просто путем их заполнения водой. Большинство известных заградительных устройств в виде рукавов-кожухов включает также фартук, обращенный в сторону разлива жидкости и имеющий более или менее определенную ширину. Этот фартук обычно закрепляют посредством гвоздеподобных или шпилькоподобных крепежных средств, обеспечивающих плотный контакт с поверхностью земли.

В другом передвижном заградительном устройстве, известном под торговой маркой PORTADAM, используется водонепроницаемая мембрана в виде фартука, продольная сторона которой прилегает к поверхности, а противоположная продольная сторона прилегает к каркасу, установленному по линии защиты и состоящему из множества наклонных опорных ножек.

У всех известных защитных валов, использующих передвижные или портативные заградительные устройства, общим является то, что часть защитного вала, прилегающая к поверхности, прижимается к этой поверхности по всей ее площади для достижения с ней как можно более плотного контакта. Таким образом, известные конструкции базируются на фундаментальной идее, что чем большей будет площадь контакта с поверхностью, тем надежнее будет защитный вал. Однако эта фундаментальная идея частично основана на ошибочной посылке. А именно, если вода, как это часто случается на практике, все-таки просочится, например, под фартук, прижимаемый к поверхности за счет гидравлического давления, действующего на верхнюю сторону фартука, то разница в давлениях на верхнюю сторону и нижнюю сторону фартука существенно снизится. Это значит, что участок фартука, на который снизу действует такое же гидравлическое давление, как и сверху, потеряет способность удерживаться на месте. Если под действием гидравлического давления просачивание воды под фартук и/или рукав-кожух распространится по всей площади от стороны разлива до сухой стороны, то защитный вал постепенно потеряет способность держаться на месте и таким образом способность создавать уплотнение относительно поверхности и наконец сместится с защитной линии. Очевидно, что разность в давлении уменьшается также в тех случаях, когда для возведения защитного вала используется рукав-кожух без фартука (см. например ЕР 496519). Как только вода начинает просачиваться под поверхностью рукава-кожуха, соприкасающейся с землей, способность вала стоять на месте в целом постепенно ухудшается, и когда горизонтальная сила смещения, обусловленная потоком воды, превысит силу, удерживающую кожух, его просто унесет водой.

В этом контексте следует указать, что поток воды может найти себе путь внизу через пустоты в земле под ее поверхностью и впоследствии вновь появится на поверхности и создаст подъемное давление на нижнюю сторону защитного вала.

Цели и признаки изобретения
Целью настоящего изобретения является устранение вышеупомянутых недостатков, присущих известным защитным валам, и создание улучшенного защитного вала. Таким образом, главной целью изобретения является создание защитного вала, который хорошо удерживается на месте, даже если поток воды начнет просачиваться под часть защитного вала, соприкасающуюся с поверхностью. Согласно изобретению, эта цель достигается с помощью признаков, определенных в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Согласно второму аспекту, изобретение предусматривает способ возведения защитного вала, способного надежно держаться на месте. Признаки этого способа понятны из пункта 5 формулы изобретения.

Согласно третьему аспекту, целью изобретения является создание передвижного заградительного устройства, с помощью которого можно легко и быстро установить защитные валы, способные надежно держаться на месте. Признаки этого передвижного устройства понятны из пунктов 6-8 формулы изобретения.

Согласно изобретению, защитный вал будет надежно удерживаться на месте при условии, что между поверхностью и прилегающей к ней частью вала введено средство отвода жидкости, гарантирующее, что участок контакта между этой частью вала и поверхностью сохраняется частично "сухим" или при атмосферном давлении. Другими словами, средство отвода жидкости не позволяет воде, которая может просочиться, распространяться по всей площади контакта с поверхностью.

На фиг. 1 изображен в перспективе защитный вал от разлива жидкости, выполненный из заградительных устройств согласно изобретению, более конкретно из рукавоподобных кожухов, один из которых показан в разрезе,
на фиг. 2 изображена в перспективе в увеличенном масштабе более короткая секция рукава-кожуха согласно фиг. 1,
на фиг. 3 схематично изображено сечение кожуха согласно фиг. 1 и 2 и
на фиг. 4-8 изображены аналогичные сечения, показывающие альтернативные варианты выполнения изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения
На фиг.1 позицией 1 обозначено заградительное устройство в целом, выполненное согласно изобретению в виде рукава-кожуха, который помещен на поверхность 2 для перегораживания потока воды или другой жидкости 3. Практически поверхность 2 обычно представляет собой поверхность земли, например, примыкающего к дому участка. Эта земля может быть как ровной, так и неровной. Сухая сторона земли, которая находится справа от кожуха 1, обозначена позицией 4.

Кожух 1 содержит три различных секции 5, 6 и 7, которые удерживаются вместе посредством внутренних гибких соединительных элементов 8. На фиг. 1 и 2 секции 5 и 6 обращены к земле и образуют две нижние секции, расположенные рядом друг с другом на поверхности, а третья секция 7 расположена выше нижних секций 5 и 6 и между ними.

На практике соединительные элементы 8 могут быть выполнены различным образом. На фиг. 2 в качестве примера показана сетка или перфорированная ткань, образующая конфигурацию с треугольным сечением и проходящая в осевом направлении по всей длине кожуха, имеющего в сечении форму трилистника клевера. В этом контексте следует отметить, что кожух не должен иметь форму трилистника клевера на всей своей длине. Напротив, сечение кожуха может постепенно изменяться на его противоположных концах, от формы трилистника клевера до более круглой формы. В этих сужающихся концевых секциях соединительные элементы 8 могут оставаться или отсутствовать. Вместо сетки или перфорированной ткани могут быть использованы другие элементы, например аксиально разнесенные группы лент или полос, каждая из которых содержит три элемента, размещенных в виде треугольника. Единственно важным является то, что соединительные элементы допускают свободное прохождение наполняющей жидкости внутрь кожуха и между его различными секциями.

Сам кожух выполнен из водонепроницаемой ткани, например ткани, известной на рынке под названием "геомембрана". Благодаря соединительным элементам 8 между различными секциями 5, 6, 7, рядом с продольными граничными линиями 10 между ними образуются вогнутые участки 9 в форме желобов. Кожух может состоять из трех отдельных длинных отрезков ткани, соединенных друг с другом по своим длинным кромкам с образованием граничных линий 10. Однако можно также сделать кожух из изначально трубчатого материала, прикрепив подходящим способом к его внутренней поверхности соединительные элементы 8. В рабочем, заполненном жидкостью состоянии каждая отдельная секция кожуха принимает на большей части периметра закругленную, в частности эллиптическую форму, за исключением нижних частей нижних секций, которые в загруженном состоянии приплюснуты.

Различные секции кожуха несут три различных основных функции. Функция первой нижней секции 5, обращенной к стороне разлива жидкости, заключается в создании уплотнения с землей, а вторая нижняя секция 6, которая обращена к сухой стороне 4, служит для удерживания кожуха на месте. Основной функцией третьей, центральной и верхней секций 7 является создание преграды для жидкости, т. е. обеспечение оптимальной высоты кожуха над поверхностью. Благодаря тому, что в нижней части кожух более широкий, чем в верхней части, он является устойчивым сам по себе. Кроме того, зона контакта с массой воды 3 имеет наклон, и таким образом давление воды со стороны разлива в дополнении к весу заполнившей кожух жидкости увеличивает вертикальную, направленную вниз составляющую силы давления, что увеличивает сцепление с землей конструкции в целом.

Под первой нижней секцией 5 имеется специальный уплотнительный слой 11. Этот слой состоит из уплотнительного материала подходящего типа, например пенорезины, предотвращающего или затрудняющего проникновение воды через поры и пустоты, которые образованы между секцией 5 кожуха и более или менее неровной поверхностью земли. Вместо резины можно использовать другие материалы, например бентонитовый мат, т.е. мат, содержащий глинистый материал, который расширяется при контакте с водой.

Согласно изобретению, под второй нижней секцией 6 имеется специальное средство 12 отвода жидкости. Это средство может быть выполнено в виде слоя профилированного, перфорированного или пористого материала, например дренажного мата (PLATON-mat, Рас Drain). Кроме того, ниже указанной секции 6 основания можно установить специальные прокладки подходящей формы. Средство 12 отвода жидкости может также состоять из других элементов большой площади, например гибкого мата или жесткой плиты, имеющих между верхней и нижней сторонами каналы или пустоты, через которые вода может проходить в направлении от одного продольного края элемента к противоположному. Благодаря тому, что элемент отвода жидкости имеет определенную толщину, нижняя секция 6, лежащая на нем, будет находиться на некотором уровне выше поверхности. На практике предпочтительной является многослойная конструкция элемента отвода жидкости, в которой верхний и нижний слои выполнены из так называемого геотекстиля (ткани, выполненной из полимерных волокон), а промежуточный средний слой - из жесткого или полужесткого материала, в частности пластмассы, в котором выполнено множество чашеобразных выступов, например как в картонной форме для укладки яиц. Помимо того, что этот средний слой может выдержать большую нагрузку, он позволяет жидкости свободно проходить между выступами.

На фиг. 1 показано, что кожух 1 имеет отверстие 13 для заполнения жидкостью и удаления воздуха, который может находиться внутри. Это отверстие должно быть расположено вблизи конца кожуха, на противоположном конце которого выполнено аналогичное отверстие. Между концами кожуха могут быть выполнены одно или более дополнительных отверстий (не показаны). В отверстиях установлены соответствующие клапаны или соединительные патрубки, которые могут открываться и закрываться.

Защитный вал, выполненный согласно фиг. 1 и 3, работает следующим образом. После того, как отдельные рукава-кожухи защитного вала установлены на желательной линии защиты и заполнены водой, отдельный кожух прижимается к земле силой, соответствующей весу находящейся в нем воды. При этом слой 11 действует как уплотнение, а элемент 12 действует как дренаж. Поэтому, если вода 3 со стороны разлива начала просачиваться под уплотнительный слой 11 и полностью проходить участок контакта указанного слоя с землей, то элемент 12 будет быстро отводить воду в направлении к сухой стороне защитного вала. Поэтому на нижнюю поверхность нижней секции 6 действует атмосферное давление или давление, близкое к атмосферному. Таким образом, несмотря на то, что вода протекает через уплотнительный слой 11, удерживающая сила, прижимающая нижнюю секцию 6 к земле, не изменяется. Иными словами, элемент 12 отвода жидкости обеспечивает надежное крепление защитного вала в целом на земле.

На фиг. 4 показано, что слой 12' отвода жидкости может быть сделан значительно более широким, чем уплотнительный слой 11'. Таким образом, в варианте выполнения изобретения, показанном на фиг. 4, слой 12' отвода жидкости простирается не только вдоль всей нижней поверхности нижней секции 6, но также и вдоль некоторой части нижней поверхности нижней секции 5.

В фиг. 5 показан рукав-кожух, образующий известный защитный вал, который описан в ЕР 496519. Во внешнем кожухе 14 расположены два внутренних кожуха 15 и 15', каждый из которых заполнен водой. В известном рукаве-кожухе вся нижняя сторона внешнего кожуха 14 соприкасается с землей. В отличие от этого в предлагаемом защитном вале под нижнюю часть внешнего кожуха вставлен элемент 12'' отвода жидкости, ширина которого предпочтительно, хотя и не обязательно, больше, чем половина ширины внешнего кожуха 14, но всегда меньше, чем его полная ширина. Это значит, что некоторая часть 11'' нижней стороны кожуха будет прилегать к поверхности земли с образованием уплотнения. Если вода будет просачиваться под этой частью 11', образующей уплотнение с поверхностью, то элемент 12'' будет быстро отводить ее в направлении к сухой стороне защитного вала.

На фиг. 6 показан вариант выполнения изобретения, согласно которому заполняемый водой рукав-кожух 1 снабжен гибким фартуком 16, кромка длинной стороны которого обращена в сторону разлива жидкости. В этом случае элемент 12''' отвода жидкости простирается не только на всю ширину рукава-кожуха 1, но также немного под фартук 16. Однако часть 11''' фартука 16 прилегает непосредственно к земле, создавая уплотнение с землей. Очевидно, что фартук 16 в этом случае выполнен из материала, например, под названием "геомембрана", который не пропускает воду, и связан с самим рукавом-кожухом посредством водонепроницаемого соединения.

Во всех описанных выше вариантах выполнения изобретения показано, что элемент 12 отвода жидкости объединен с рукавами-кожухами, образующими защитный вал, т.е. элемент отвода воды всегда находится вместе с отдельным рукавом-кожухом. Однако в рамках способа согласно изобретению допускается использование отдельного элемента отвода жидкости под рукавом-кожухом, который помещают на поверхность прежде, чем развертывают рукав-кожух и заполняют его водой. Это может быть сделано независимо от того, содержит ли рукав-кожух фартук типа, изображенного на фиг. 6, или нет. На фиг. 7 показано, как может быть использован элемент 12''' отвода жидкости, не соединенный с рукавом-кожухом и фартуком.

На фиг. 8 показано, что в качестве элемента отвода воды вместо описанного выше элемента, имеющего большую площадь, может использоваться труба 17. На нижней стороне заградительного устройства 1 произвольного типа, например рукава-кожуха, выполнено углубление, в котором расположена труба или трубка с перфорированными отверстиями в стенке, в которые может втекать просочившаяся со стороны разлива вода, которую можно удалять, выкачивая в продольном относительно защитного вала направлении. Как хорошо видно на фиг. 8, труба 17, которая может быть в виде шланга, расположена между краями двух противоположных длинных сторон заградительного устройства 1, предпочтительно ближе к стороне разлива, чем к сухой стороне, при этом участок между отводящей жидкость трубой и сухой стороной заградительного устройства сохраняется "сухим" или при атмосферном давлении, поскольку просочившаяся вода не достигает этой части поверхности.

Возможные модификации изобретения
Изобретение не ограничено исключительно вариантами его выполнения, описанными выше и показанными на чертежах. Таким образом, можно применить это изобретение также к другим защитным валам, а не только к валам, включающим один или большее количество рукавов-кожухов, заполняемых водой. Изобретение может быть использовано, например, для защитных валов типа PORTADAM или аналогичных валов, включающих мембраноподобный фартук, связанный с механической рамой.

Реферат

Изобретение относится к области гидротехники и предназначено для борьбы с наводнениями и разливами воды и других жидкостей по различным поверхностям. Защитный вал для заграждения от жидкости включает часть, которая прилегает к поверхности, например к земле, и на которую действует вертикальная сила, прижимающая ее к этой поверхности и удерживающая ее на месте. Защитный вал имеет край первой длинной стороны, обращенной в сторону разлива жидкости, и край противоположной, второй длинной стороны, обращенной к сухой стороне защитного вала. Между поверхностью и указанной частью вала расположено проходящее в осевом направлении вдоль вала средство, например мат, для отвода жидкости, которая может просочиться под указанной частью со стороны разлива так, что участок на нижней стороне этой части, проходящий от края длинной стороны средства отвода жидкости, который является ближайшим к стороне разлива, до сухой стороны, поддерживается при атмосферном давлении или при давлении, близком к атмосферному, для получения максимальной разности давлений в отношении гидравлического давления, при которой обеспечивается плотное прижатие защитного вала к поверхности. Изобретение обеспечивает создание защитного вала, надежно удерживающегося на месте в условиях просачивания воды под валом. 3 с. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула