Спосіб ліквідації льодового затору, що перекриває річку від одного берега до протилежного і
Власники патенту UA 2440458:
Винахід відноситься до гідротехнічного будівництва, а саме до техніки проведення робіт з ліквідації льодових заторів на річках. Спосіб включає закладку вибухової речовини під лід затора на дно річки в заданому місці і одночасне підривання всієї вибухової речовини, що виробляється при заданому рівні води перед затором і в обсязі, достатньому для утворення обурення, що переходить у воді в пружну хвилю, яка впливає на затор і призводить затор спочатку в коливальний рух, а потім - у рух уздовж річки. Спочатку роботи встановлюють ділянку берега, який щонайменше поблизу головної частини затора має прибережну глибину, більшу за прибережну глибину поблизу головної частини на протилежному березі. Закладку вибухової речовини здійснюють на заданій глибині вздовж заданого відрізка берегової лінії цієї встановленої ділянки, після чого проводять одночасне підривання всієї вибухової речовини. Одночасно з приведенням затора в коливальний рух головною частиною затора здійснюють навчальну стрілянину бойовими снарядами. Використання винаходу дозволить підвищити ефективність вибуху при ліквідації затора. 1 з.п. ф-ли, 3 іл.
Винахід відноситься до техніки проведення робіт з ліквідації льодових заторів на річках і спрямоване на запобігання повеням, що виникають під час заторів.
Відомий спосіб ліквідації льодового затору шляхом механічного руйнування льоду льодорізними машинами або криголамом [1, с.73-86].
Недоліки способу полягають у тому, що льодорізні машини зазвичай придатні для попереджувальних,профілактичних заходів, а криголамів на річках практично відсутні.
Відомий спосіб ліквідації льодового затору, що включає закладку зарядів вибухової речовини на лід, лід і під лід та їх підривання [1, с.90-106].
Недоліки цього способу полягають у високих витратах, обумовлених використанням на великій площі великої кількості зарядів при руйнуванні затору, а також у завданні великої шкоди, що приносить рибне господарство вибуховими роботами.
Відомий прийнятий за прототип спосіб ліквідації льодового затора, що включає закладку заряду вибухової речовини під лід затора на дно глибоководної зони русла річки на відстані від головної частини затора і підривання заряду при заданому гранично допустимому рівні води при заторі, причому обсяг вибухової речовини в заряді зосереджують достатньо утворення обурення, що переходить у воді в пружну хвилю, яка впливає на головну частину затору і його ділянки, що примикають до берегів, і призводить затор спочатку в коливальний рух, а потім - в рух уздовж річки [2].
Справді, потужний вибух такого зосередженого (точкового) заряду утворює обурення, яке перетворюється на коливальний рух товщі води, аналогічне хвилі цунамі, що утворюється від вибуху в океані кратера вулкана. Наприклад, цунамі, що утворилося після винятково потужного вибуху кратера вулкана Кракатау в 1883, спостерігалися в гаванях всього світу [3, с.418].
Однак ефективність способу залишається недостатньою через непродуктивне використання вибухової речовини при такому зосередженому потужному вибуху, а також через завдання великої шкоди, що приносить рибному господарству цим вибухом. Це зумовлюється тим, що у воді енергія зосередженого вибуху поширюється поступово на всесторони при одночасному зростанні довжини фронту хвилі, що має у плані форму кола, що відносно швидко зменшує по довжині хвилі питому енергію. Тому для руйнування затору з однієї точки потрібен потужний вибух, який до того ж може працювати продуктивно тільки за великої глибини води, що не завжди може бути забезпечено. Все це перешкоджає ліквідації затору та запобіганню руйнівній повені в районі.
Відомо [3, с.415-424], що лінійні збурення, викликані навіть слабкими підводними землетрусами вздовж розлому плит у земній корі, утворюють хвилі цунамі, які є поздовжніми і поширюються без істотного збільшення довжини фронту хвилі. Ці хвилі мають плоский вигляд фронту і поширюються практично без зменшення питомої енергії, що зумовлює їхню особливу руйнівну силу на мілководді біля берегової лінії.
Саме ця властивість хвиль у воді, викликаних лінійним обуренням, використана нижче запропонованому технічному рішенні.
Завдання, на вирішення якого спрямований винахід, є запобігання руйнівної повені в районі затора. Технічний результат від використання винаходу полягає в підвищенні ефективності роботи вибуху при ліквідації затора і зменшенні шкоди, що приноситься вибухом рибному господарству.
Поставлене завдання вирішується, а технічний результат досягається тим, що в способі ліквідації льодового затора, що перекриває річку від одного берега до протилежного і піднімає в річці рівень води, що включає закладку вибухової речовини під лід затора на дно річки в заданому місці та одночасне підривання всього вибухового речовини , що виробляється при заданому рівні води перед затором та в обсязі, достатньому для утворення обурення, що переходитьу воді в пружну хвилю, яка впливає на затор і приводить затор спочатку в коливальний рух, а потім - в рух уздовж річки, згідно винаходу спочатку встановлюють ділянку берега, який щонайменше поблизу головної частини затора має прибережну глибину більшу, ніж прибережна глибина поблизу головної частини на протилежному березі, а закладку вибухової речовини здійснюють на заданій глибині вздовж заданого відрізка берегової лінії цієї встановленої ділянки. Додатково, одночасно з приведенням затора в коливальний рух головною частиною затора проводять навчальну стрілянину бойовими снарядами.
Сутність технічного рішення полягає в тому, що за допомогою одночасного підривання всієї вибухової речовини, закладеної під затором уздовж найбільш глибоководного берега, утворюють лінійне обурення, яке переходить у коливальний рух мас води у вигляді хвиль. Ці хвилі впливають на затор аналогічно гравітаційним хвиль цунамі, тобто. виявляють свій особливий вплив на мілководді біля берегів річки, відриваючи бічні частини затора від берегів річки. В результаті затор спочатку приходить у коливальний рух, а потім рухається вздовж річки.
Спосіб пояснюється кресленнями, де на фіг.1 зображено ділянку річки з льодовим затором, план; на фіг.2 - розріз А-А на фіг.1; на фіг.3 - розріз Б-Б на фіг.1.
приклад. При весняному льодоході у вузькості річки 1 (далі: річка) з перекатом 2 (фіг.2) відбулося утворення льодового затору (далі: затор) 3. Основними елементами затору 3 є головна частина (голова) 4 хвостова частина (хвіст) 5. По довжині річки затор 3 обмежений нижньою кромкою 6 і верхньою кромкою 7.що утворюють найбільш ущільнену слабо фільтруючу масу льоду. Своїми бічними частинами, відповідно лівої 8 і правої 9, затор 3 зачеплений за береги річки: лівий 10 і правий 11. Саме це зачеплення як у прикладі, так і в багатьох інших випадках, створює розпір льоду між берегами 10 і 11 річки і є основною причиною формування затору 3 та його утримання на одній ділянці річки. При цьому відбувається підйом рівня 12 води в річці, який може перевершити гранично допустимий з безпеки рівень 13. За нижньою кромкою 6 затора 3, як правило, утворюється чистий від льоду ділянка 14 річки, що полегшує ліквідацію затора 3, яку здійснюють при наступній послідовності робіт.
Спочатку на лівому березі 10, прибережна глибина якого в межах затора 3 перевищує прибережну глибину на правому березі 11 (фіг.2), здійснюю закладку на дні 15 річки вибухової речовини у вигляді групи зарядів 16. Ці заряди 16 розташовують на глибині h вздовж відрізка , який має довжину l і є в межах затора 3 частиною берегової лінії 18. Потім при підйомі рівня 12 води в річці, близького до гранично допустимого рівня 13, виробляють одночасне, наприклад, за допомогою детонуючого шнура або миттєвого електродетонатора підривання всієї групи зарядів 16. цьому високий рівень води 12 перед затором 3 утримують до підривання в часі стільки, скільки дозволяють місцеві умови безпеки. Це полегшує ліквідацію затору з таких причин:
- велика глибина h води в місці розташування зарядів 16 дозволяє використовувати потужніші заряди 16 і більш повною мірою використовувати ефект «хвилі цунамі»;
- підйом рівня 12 води послаблює зачеплення затору 3 за береги 10 і 11 річки та сприяє появі закраїн (смуга чистої води), щозменшує розпір льоду між берегами 10, 11;
- Збільшується напір H води на затор 3;
- подовжується чиста від льоду ділянка 14 річки нижче за затор 3;
- міцність льоду в утриманому заторі при позитивних температурах зовнішнього повітря послаблюється.
Обурення, викликане підриванням зарядів 16, переходить у коливальний рух мас води у вигляді хвиль, які практично синхронно поширюються від одного берега до іншого без істотної втрати енергії та справляють силовий вплив на затор 3, у тому числі і на голову 4. При цьому лід затора 3, особливо на мілководді біля берегів 10 і 11, приходить у сильний коливальний по висоті рух, що відриває бічні частини затора 8 і 9 від берегів 10 і 11. В результаті цього під дією напору H води голова 4 затору 3 і, щонайменше мірою, прилегла до неї частина хвоста 5 рухаються вздовж річки відбувається руйнування затору 3.
Вага заряду 16 залежить, перш за все, від глибини h його розташування у воді, відстаньaміж зарядами 16 зазвичай не перевищує (3-4)h, а довжина l відрізка 17 залежить від місцевих умов затора 3. Кожен цей параметр підлягає визначенню, а всі разом вони зумовлюють об'єм вибухової речовини, необхідний для ліквідації затору 3 і визначається розрахунком і аналогами.
Інтенсивність і надійність руйнування затору 3 може бути підвищена, якщо одночасно з приведенням затору 3 в коливальний рух по голові 4 буде проведена навчальна стрільба бойовими снарядами.
У цьому винаході вибухова речовина використовується більш продуктивно, ніж у найближчих відомих способах. Це підвищує ефективність роботи вибуху при ліквідації затору та зменшує шкоду, яку завдає вибух рибного господарства.
В даний винахідможуть бути внесені інші модифікації і зміни без відходу від обсягу винаходу. Наприклад, заряди 16, відразу всі або частинами, можуть бути замінені зарядом, виконаним у вигляді заповненого вибуховою речовиною довгомірного рукава.
3 - льодовий затор (далі: затор)
4 - голова (затор)
5 - хвіст (затор)
6 - нижня кромка (затор)
7 - верхній край (затор)
8 та 9 - бічні частини (затора)
10 і 11 - береги (річки)
12 - рівень води (у річці)
13 - гранично допустимий рівень води (у річці)
14 - чиста від льоду ділянка річки
16 - заряд вибухової речовини (далі: заряд)
17 - відрізок (берегової лінії)
18 - берегова лінія (лівий берег)
h – глибина води над зарядом
l - Довжина відрізка (берегової лінії)
H - напір води на затор
a- відстань між зарядами
L - довжина затора
1. Методичні рекомендації щодо запобігання утворенню льодових заторів на річках Укаїни та боротьбі з ними. Шахраманьян М.А., Векслер А.Б., Пчолкін В.І. та ін - М.: ФЦ ВНДІ ГОЧС, 2003.
3. Мазур І.І., Іванов О.П. Небезпечні природні процеси. Вступний курс. Підручник - М: Економіка, 2004.
1. Спосіб ліквідації льодового затору, що перекриває річку від одного берега до протилежного і піднімає в річці рівень води, що включає закладку вибухової речовини під лід затора на дно річки в заданому місці і одночасне підривання всієї вибухової речовини, що виробляється при заданому рівні води перед затором і в об'ємі, достатньому для утворення обурення, що переходить у воді в пружну хвилю, яка впливає на затор і приводить затор спочатку в коливальний рух, а потім вздовж річки, що відрізняється тим, що спочаткувстановлюють ділянку берега, який щонайменше поблизу головної частини затора має прибережну глибину, більшу, ніж прибережна глибина поблизу головної частини на протилежному березі, а закладку вибухової речовини здійснюють на заданій глибині вздовж заданого відрізка берегової лінії цієї встановленої ділянки, після чого виробляють одночасне підривання всієї вибухової речовини.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що одночасно з приведенням затора в коливальний рух головною частиною затора здійснюють навчальну стрілянину бойовими снарядами.