Full Text

Природно-техногенные воздействия и явления несут значительный материальный и моральный ущерб, человеческие жертвы, приводят к травмам людей. Статистика людских и материальных потерь от стихийных бедствий и аварий свидетельствует о росте числа техногенных и природных катастроф по всему миру (рис. 1). На рис. 2-4 представлены новые технические решения согласно патентам (№ 2604933) [1, 2]. Нами предлагается ряд технических решений создания противопаводковой защиты. Защитная система состоит из грунтонаполняемых, грунтоармированных, вантовых и мембранных систем-оболочек, выполненных из композитных гетерогенных наноматериалов, обладающих памятью формы, гидроагрегатов для получения энергии, водоочистных комплексов, в том числе с наномембранными элементами, позволяющими осуществлять очистку воды согласно категории для технической и питьевой систем. Устройство защитной системы объектов городской застройки и рекреации от природно-техногенных процессов 1 состоит из каскада запруд 2, состоящих из основания и гибкой подпорной стенки, канала-лотка 3, имеющего параболическую или иную форму по периметру из композитного гетерогенного наноматериала, сохраняющего форму и повышенную шероховатость, состоящего из двух и более разделительных секций 4 с установленными решетчатыми конструкциями 5, опирающимися на свайные основания 6 с демфирующими устройствами 7, а внутри секции разделены на вертикальные и горизонтальные элементы с отверстиями из наноматериалов, укрепленными по периметру лотка, а на них расположены грунтонаполняемые 8, грунтоотверждаемые оболочечные конструкции 9 различных форм и направлений. На прилегающих к каналу-лотку 3 боковых территориях устраивают подпорные грунтоармированные конструкции 10 покрытия наноматериалом с семенами 11, которые заращиваются растительностью, обеспечивая безопасность населения и объектов городской застройки. Потребителем энергии 12, по всей протяженности трассы прохождения Рис. 1. Природно-техногенные катастрофы: a - статистика катастроф; б - лесной пожар в горной местности; в - последствия схода сели в Сочи Fig. 1. Natural and man-made disasters: a - disaster statistics; b - a forest fire in the highlands; c - the consequences of mudslides in Sochi Рис. 2. Схема селепропускного лотка Fig. 2. Circuit of stabilizing protective tray селевого потока и на сооружениях устраиваются датчики 13, обеспечивающие связь с геоинформационной системой 14, а доступ к ней ведется за счет вантовых переходных мостов 15, в том числе и через канал-лоток 3. Предусмотрены отверстия - лотки 15, которые подают собравшиеся отходы от селя по качественному и количественному составу к транспортной системе 17, доставляя отходы селевого потока 18 к местам использования их в различных отраслях строительной отрасли и народном хозяйстве. Грязевой частично очищенный поток 19, проходя через гидровантовую плотину 20 с отверстиями 21 по ее периметру, попадает в емкости-очистители 22, проходя несколько стадий очистки за счет наномембранных технологий и картриджей 23. В водоподпорных (гидровантовых) плотинах 20 устраивают дополнительно гидроагрегаты для получения электроэнергии 24, которая подается к поребителям 12 через локальную энергосистему, а на зданиях городской застройки 25 устраивают солнечные и ветровые энергоустановки 26, тем самым обеспечивая всю систему 1 необходимой и дополнительной энергией. При этом защитная система 1 управляется системой мониторинга 27, включающей устройство 28 для оповещения при чрезвычайных ситуациях, а для предотвращения затопления территорий устраивают ливнеотводящие 29 и дренажные системы 30. Немаловажным вопросом является сохранение лесных насаждений и развитие лесного хозяйства, так как истребление лесных насаждений является прямой угрозой для схода селей и оползней. Этот вопрос является одним из приоритетов Министерства природных ресурсов и экологии. Но действующий закон о зеленых насаждениях и защите лесов от пожаров охраняет отдельные участки, не собранные в единую систему. Ущерб от лесных пожаров в России в 2017 г. составил 60 млрд руб., при этом значительные потери связаны с экологическими и социальными проблемами. О важности проведения профилактических мероприятий по предотвращению лесных пожаров говорится на самом высоком уровне; так, президент РФ В.В. Путин отметил: «Профилактическую работу надо наладить так, чтобы количество возгораний не просто сделать меньше, а вовсе свести к нулю»1. Во избежание больших затрат, а также для предупреждения и непосредственной борьбы с лесными пожарами в местах происхождения селей и ближайшей городской застройки нами разработано техническое решение, представленное на рис. 2. Для обслуживания и управления данной системой необходимо использовать новейшие информационные технологии, в том числе создать узловые точки и оснастить всю территорию по периметру температурными датчиками, которые будут реагировать на изменения температуры и отправлять данные на щиты управления, а также следует установить камеры наблюдения. Данная конструкция вправе конкурировать с существующими способами защиты от пожаров и их тушения (рис. 3) [3]. Очистку водного потока предлагается вести с учетом патента [4]. Данное устройство работает следующим образом. В емкость-отстойник, выполненный из оболочечных элементов из композитных материалов с заполнителем-сорбентом, поступают загрязненные водные потоки, очищаются и затем используются для технических целей (рис. 4). Значительный эффект достигается за счет всего комплекса мер защиты от селей, что выявлено ретроспективным анализом, который ведется еще с XVI в. Стабилизирующие сооружения, выполняемые из невысоких подпорных сооружений (от 0,5-3 м) вдоль и поперек селевого русла, позволяют выполнить его ступенчатым с меньшими уклонами, что ослабляет динамические характеристики селевого потока (рис. 5) [5-14]. Расстояние между запрудами определяется по следующей зависимости: где Hз - высота запруды над дном русла, м; - естественный уклон селевого русла, м; - уравнительный уклон отложений наносов перед запрудой, м. Блок-схема этого процесса представлена на рис. 6. Рис. 3. Устройство защиты от пожаров: 1 - щиты управления и мониторинга; 2 - датчики; 3 - нагорный канал; 4 - защитная многооболочечная система; 5 - приямки хранилища; 6 - крышка из гибкого негорючего наноматериала; 7 - фильтр-мембрана; 8 - водонаполняемые оболочки; 9 - гибкие связи; 10 - отверстия для заполнения водой или другими жидкостями; 11 - отверстия для разбрызгивания воды или других жидкостей; 12 - водозабор; 13 - водопадающие устройства; 14 - узловые точки Fig. 3. Fire protection device: 1 - control and monitoring panels; 2 - sensors; 3 - upland channel; 4 - protective multi-sheath system; 5 - storage pit; 6 - a cover from flexible nonflammable nanomaterial; 7 - filter membrane; 8 - water-filled shells; 9 - flexible connections; 10 - openings for filling with water or other liquids; 11 - holes for spraying water or other liquids; 12 - water intake; 13 - water-dropping devices; 14 - nodal points Рис. 4. Схема очистного сооружения: 1 - емкость-отстойник; 2 - ограждение; 3 - грунтонаполнясмыс оболочки; 4 - датчики; 5 -лоток подачи; 6 - лаборатория; 7 - резервуар очистки; 8 - подача очищенной воды; 9 - перерабатывающие площадки; 10 - использование воды для сельскохозяйственных нужд; 11 - солнечные батареи Fig. 4. Scheme of sewage treatment plant: 1 - tank-sump; 2 - fencing; 3 - ground cover shell; 4 - sensors; 5 - feed pitch; 6 - laboratory; 7 - cleaning tank; 8 - supply of purified water; 9 - processing sites; 10 - use of water for agricultural needs; 11 - solar panels Рис. 5. Грунтонаполяемые (отверждаемые) оболочки Fig. 5. Grounted (curable) shells Рис. 6. Блок-схема процесса управления селевым потоком и обеспечения экологической безопасности городской застройки Fig. 6. Flow chart of the process of managing the mudflow and ensuring the ecological safety of urban development Данные технические решения и блок-схема процесса управления селевым потоком и обеспечения экологической безопасности городской застройки (рис. 6) включаются в общую схему мероприятий по защите городских и сельских поселений от природно-техногенных катастроф.

About the authors

T. P Kasharina

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

E. S Sidenko

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

K. P Valuysky

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

References

Statistics

Views

Abstract - 957

PDF (Russian) - 182

Refbacks

• There are currently no refbacks.