Система превентивного скидання паводкових вод

Поділитися посиланням:

Категорія каталогу проектів: 

1. Прізвище, ім’я та по-батькові, вік
Соломія Крокіс
6. Назва пропонованої розробки (ідеї)
Система превентивного скидання паводкових вод
9. У чому полягає актуальність розробки? На розв’язання якої проблеми вона спрямована?
Актуальність теми. Нестабільність клімату завжди була однією з основних проблем цивілізації. Особливо з врахуванням того, що населення планети невпинно зростає і люди просто не мають іншого виходу, як селитися в нових, більш небезпечних, місцях, котрі при розливах води можуть катастрофічно затоплюватися. Тому питання захисту від повеней щораз стає гострішим та актуальнішим, про що мало не кожен день сповіщають телевізійні новини.
10. Опишіть сутність пропонованої розробки (ідеї), не розкриваючи ноу-хау, – вкажіть принцип дії, конструкцію, досягнуті показники
Мета та короткий виклад основних положень проекту. Метою проекту є розробка такої системи гідротехнічних споруд, котра могла б превентивно скидати паводкові води ще до того, як вони катастрофічно затоплять суходіл. Як показав аналіз проблеми, паводок стається через те, що вода, котра прибуває з дощем, не встигає стекти назад в море своїм природнім шляхом. Створення системи каналів високої пропускної здатності для скидання паводкових потоків безпосередньо до Світового океану, що до певної міри подібна до глобальної континентальної каналізації (рис.1), слід вважати малоймовірним проектом через величезні затрати на його реалізацію. Тому нас зацікавила ідея пошуку більш рентабельного рішення.

Скидання паводкових вод через мережу глобальних каналізаційних колекторів
Рис.1. Скидання паводкових вод через мережу глобальних каналізаційних колекторів

Матеріали та методи дослідження. Зроблено огляд літератури, вивчено найбільш поширені методики боротьби з паводками. Проведено патентний пошук для виявлення ідей, що не були свого часу втілені через відсутність технічних засобів для їх реалізації. Адже, авторів патентів і патентних заявок зазвичай цікавить лише пошук методів і пристроїв для боротьби з наслідками катастрофи.
Проаналізувавши проблему, нами було висунуто ідею поглиблення русла річки задовго до паводка, щоби забезпечити суттєве зростання її пропускної здатності на час повені. Для підтримування ж попереднього рівня води і не недопущення негативних впливів на екологію дно річки облаштовується штучними перекатами змінної конфігурації (рис.2), котрі є фактично шлюзовими воротами, що перекривають лише нижню частину річкового русла.
Схема модифікованого русла річки
Рис.2. Схема модифікованого русла річки

При загрозі паводку штучні перекати згортаються (рис.3), і гідравлічний радіус річки зросте настільки, що вона зможе пропустити через себе всю паводкову воду.
Принципова схема скидання паводкової води
Рис.3. Принципова схема скидання паводкової води

Замулюванню перекатів запобігають калібровані отвори в них, що забезпечують протік невеликих течій (рис.4) та ліквідують можливі намули в зоні їх дії.
Принципова схема захисту перекатів від замулювання
Рис. 4. Принципова схема захисту перекатів від замулювання

Результати експериментів. Після теоретичного обґрунтування гіпотези було створено діючий макет (фото 2), на якому було проведено кілька серій експериментів.
Макет річкового русла
Фото 2. Макет річкового русла

Русло моделі річки (фото 3) має два послідовні фрагменти: звичайний і поглиблений з системою поворотних перекатів.
Зліва - поглиблене русло з перекатами, справа - звичайне русло
Фото 3. Зліва - поглиблене русло з перекатами, справа - звичайне русло

При виборі геометрії перекатів ставилося завдання підтримувати попередній рівень води, водночас не перешкоджаючи судноплавності річки (фото 4).
Макет корабля вільно проходить над перекатами
Фото 4. Макет корабля вільно проходить над перекатами

При повені з наростанням потоку вода починає виходити з берегів (фото 5), затоплюючи як звичайне, так і поглиблене русло з закритими перекатами.
Імітація паводку при закритих перекатах
Фото 5. Імітація паводку при закритих перекатах

Втім, варто лише розкрити перекати (фото 6), як в їх зоні вода негайно починає спадати.
Припинення паводку в зоні відкритих перекатів
Фото 6. Припинення паводку в зоні відкритих перекатів

11. У чому полягає наукова, технічна і споживча новизна пропонованої розробки?
Аналіз отриманих результатів. Експерименти на двох типах русел, що мали різні конструкції перекатів, повністю підтвердили правильність гіпотези. Адже, поглибивши русло, ми збільшуємо його пропускну здатність. Завдяки ж регульованим перекатам можна завжди повернути рівень води до того стану, який був до поглиблення. Тим самим забезпечується стабільність гідрологічного режиму регіону і не допускається пониження у ньому рівня ґрунтових вод. Отже, наш проект є екологічно нейтральним.
Відстань між перекатами задається не стільки гідрологією річки, як вимогами судноплавства. Над кожним перекатом формується невеличкий поріг, і чим дальше перекати знаходяться один від одного, тим вищим буде перепад води на цьому порозі. Виходячи з того, яку максимальну висоту порога можуть здолати річкові судна при русі проти течії, ми і будемо вибирати відстань між порогами.
Згідно даних гідрометеослужби раптове прибуття води можливе лише при прориві дамби, вода ж зазвичай прибуває поступово. Тому, знаючи гідрологічний стан регіону, ми можемо вибрати рівень поглиблення русла таким, щоб він впорався навіть з теоретично найбільш можливим паводком в даному регіоні.
12. Вкажіть очікувані області застосування
-
13. Якими є очікувані ефекти від використання розробки (економічні, наукові, технічні, соціальні, екологічні)?
економічні, соціальні, технологічні
14. Ваші уявлення про обсяг можливого ринку для Вашої розробки (в Україні та за кордоном)
-
15. Чи відомі Вам аналоги Вашої розробки ? Вкажіть їх недоліки. В чому перевага Вашої розробки над ними, за рахунок чого вона досягається?
-
16. Ступінь опрацювання розробки
макет, інноваційний проект

Теги: