RU2004683C1

RU2004683C1 - Drainage channel in permafrost zone

Info

Publication number: RU2004683C1
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Ухов
Original assignee: Николай Васильевич Ухов
Priority date: 1991-05-12
Filing date: 1991-05-12
Publication date: 1993-12-15

Abstract

Использование: в гидротехническом строительстве , в частности в конструкци х осушительного канала на участках с малой глубиной сезонного протаивани почвогрунтов. Сущность изобретени : осушительный канал выполнен из двух максимально приближенных друг к другу выемок с кавальерами грунта между ними. Устраивают кавальеры из сплошных пластов дл повышени устойчивости откосов канала 1 здф-лы. 1 ил.Usage: in hydraulic engineering construction, in particular in drainage channel structures in areas with a shallow depth of seasonal thawing of soil. SUMMARY OF THE INVENTION: The drainage channel is made of two recesses as close as possible to each other with cavaliers of soil between them. Cavaliers from continuous beds are arranged to increase the stability of the slopes of channel 1 of the building. 1 ill.

Description

Изобретение относитс к мелиорации земель в зоне вечной мерзлоты, в частности к конструкции осушительных каналов на участках с малой глубиной сезонного прота- ивани почвогрунтов.The invention relates to land reclamation in the permafrost zone, in particular, to the design of drainage channels in areas with a shallow depth of seasonal thawing of soil.

Известен осушительный канал, включающий единичную линейную выемку с выравненными на осушаемой площади кавальерами грунта.A drainage channel is known, including a single linear recess with soil cavaliers aligned on a drainable area.

Строительство известного канала требует больших объемов земл ных работ по перемещению грунта кавальеров от канала и его разравнивание в приканальной полосе осушаемой площади. Такой канал ограничен в применении и используетс преимущественно дл мелиорации участков под пахотные культуры, а дл осушени сенокосов он не применим из-за нарушени по- чвенно-растительного (дернового) сло и его перекрыти грунтами кавальеров. Кроме того, известный осушительный канал в зоне вечной мерзлоты неэффективен из-за дополнительного термического сопротивлени грунта кавальеров, поэтому сезонное протаиваниё у каналов оказываетс меньше , чем за пределами разравнивани грунта кавальеров на остальной осушаемой территории . Св занные с неравномерностью про- таивани термокарстовые просадки поверхности на осушаемой территории привод т к образованию повышенной поверхности мерзлоты и участка, которые вл ютс преп тствием на пути движени поверхностных и грунтовых вод,The construction of a well-known canal requires large amounts of earthwork to move the soil of cavaliers from the canal and its leveling in the channel strip of the drained area. Such a channel is limited in application and is used mainly for land reclamation for arable crops, and for drainage of hayfields it is not applicable due to the disturbance of the soil-plant (sod) layer and its overlapping by cavalier soils. In addition, the known drainage channel in the permafrost zone is ineffective due to the additional thermal resistance of the cavalier soil, therefore, the seasonal thawing of the channels is less than outside the leveling of the cavalier soil in the rest of the drained territory. Associated with uneven thawing, thermokarst subsidence of the surface on the drained territory leads to the formation of an increased permafrost surface and area, which are an obstacle to the movement of surface and ground waters,

Наиболее близким к предлагаемому каналу вл етс конструкци осушительного канала в зоне аечномерзлых грунтов, включающа единичную линейную выемку с кавальерами грунта по обе стороны бровки откоса канала, толщиной и шириной обеспечивающей сохранение почвогрунтов и нижней части кавальеров в многолетнемерзлом состо нии.Closest to the proposed channel is the design of the drainage channel in the zone of permafrost soils, including a single linear excavation with cavaliers on both sides of the slope of the channel slope, the thickness and width of which ensures that the soil and lower part of the cavaliers are in a permafrost state.

Канал известной конструкции имеет ограниченное применение и может использоватьс только в качестве транспортирующего, а не осушиваемого. канала. Указанный недостаток обусловлен тем, что создание дополнительного теплоизолирующего сло из грунта кавальеров за бровкой откоса обусловливает подн тие верхнего горизонта мерзлых водоупорных грунтов выше уровн поверхности почвы, которые вл ютс барьером на пути движени надмерэлотных и поверхностных вод в канале.A channel of known design has limited use and can only be used as a conveyor, and not drained. channel. This drawback is due to the fact that the creation of an additional heat-insulating layer from the soil of the cavaliers behind the edge of the slope causes the upper horizon of frozen water-resistant soils to rise above the level of the soil surface, which are a barrier to the movement of supramelt and surface water in the channel.

Таким образом, каналы известной конструкции в зоне вечной мерзлоты не осушают прилегающую к ним территорию, а наоборот, задержива движение надмерз- лотных и поверхностных вод мерзлотнымThus, canals of known construction in the permafrost zone do not drain the adjacent territory, but rather, by delaying the movement of permafrost and surface water with permafrost

барьером способствуют ее переувлажнению .a barrier contribute to its overmoistening.

Цель изобретени - повышение эффективности работы канала и его зкологичности .The purpose of the invention is to increase the efficiency of the channel and its zcologicity.

Поставленна цель достигаетс тем, что в известной конструкции осушительного канала , состо щего из единичной линейной выемки с кавальерами грунта вдоль нее параллельно ей с максимальным приближением располагают другую линейную выемку, а кавальеры грунта располагают между выемками . Дл уменьшени стоимости канала и повышени устойчивости его бортов каваль5 еры устраивают из двух примыкающих друг к другу сплошных пластов. Сущностью предполагаемого изобретени вл етс устранение преп тствий в виде повышений поверхности участка и мерзлого водоупораThe goal is achieved by the fact that in the known design of the drainage channel, consisting of a single linear recess with soil cavaliers along it, another linear recess is parallel to it with maximum approximation, and the soil cavalry is located between the recesses. To reduce the cost of the channel and increase the stability of its sides, cavalry is constructed from two adjacent continuous layers. The essence of the proposed invention is the elimination of obstacles in the form of increases in the surface of the plot and frozen watertightness.

0 на пути движени соответственно поверхностных и кадмерзлотных вод в осушительный канал. Дл этого устраивают из двух максимально приближенных друг к другу линейных выемок с кавальерами грунта0 in the way of movement of surface and cadmium free water, respectively, into the drainage channel. To do this, they arrange from two linear recesses with cavaliers of soil as close as possible to each other

5 между ними. При такой конструкции обеспечиваетс беспреп тственное движение поверхностных и надмерзлотных вод с обеих сторон в осушительный канал, а также минимальное нарушение почвенно-раститель0 ного сло . Устройство кавальеров из сплошных пластов обеспечивает их большую устойчивость к размыву и сползанию грунта в осушительный канал.5 in between. With this design, the free movement of surface and permafrost waters from both sides into the drainage channel is ensured, as well as minimal disturbance of the soil and vegetation layer. The device of cavaliers from continuous strata provides their greater resistance to erosion and slipping of soil into the drainage channel.

Сопоставительный анализ за вленногоComparative analysis of the claimed

5 решени с прототипом показывает, что предложенный осушительный канал отличаетс от прототипа тем, что выполн ют канал из двух максимально приближенных друг к другу выемок с кавальерами грунта из5 of the solution with the prototype shows that the proposed drainage channel differs from the prototype in that the channel is made of two recesses as close as possible to each other with soil cavaliers from

0 сплошных пластов между ними. Благодар такой конструкции повышаетс эффективность работы осушительного канала в зоне вечной мерзлоты и его экологичность. Т.О. вс за вленна совокупность существенных0 continuous beds between them. Thanks to this design, the efficiency of the drainage channel in the permafrost zone and its environmental friendliness are increased. T.O. the whole set of essential

5 признаков технического решени вл етс новой по сравнению с прототипом и соответствует критерию изобретени новизна. Сравнительный анализ за вленного решени на соответствие критерию изобрете0 ни положительный эффект позвол ет считать, что применение канала из двух ли- нейных выемок с кавальерами фунта между ними по сравнению с прототипом более эффективно обеспечивает осушение территории5 features of the technical solution is new in comparison with the prototype and meets the criteria of the invention of novelty. A comparative analysis of the proposed decision to meet the criteria of the invention 0 positive effect suggests that the use of a channel of two linear recesses with cavaliers of a pound between them, in comparison with the prototype, more effectively provides drainage of the territory

5 при меньшем нарушении почвенно-расти- тельного сло , что и предопредел ет его экологичность. Т.о. достигаетс положительный эффект.5 with less disturbance of the soil-plant layer, which predetermines its environmental friendliness. T.O. a positive effect is achieved.

Анализ за вленного решени на соответствие критерию существенные отличи Analysis of the declared decision on compliance with the criterion of significant differences

показывает, что признак сохранени кавальеров вдоль каналов в услови х развити многолетнемерзлых пород известен, однако функциональное назначение его противоположно . В известном техническом решении этот признак ограничивает поступление над- мерзлотных и поверхностных вод в канал, и не создает условий дл осушени территории. Существенные признаки предлагаемой конструкции осушительного канала: устройство канала из двух максимально приближенных друг к другу выемок и расположение кавальеров между выемками не встречаетс в патентной и научно-технической литературе, что позвол ет сделать вывод о том, что предполагаемое изобретение соответствует критерию существенные отличи .shows that the sign of conservation of cavaliers along the channels under conditions of permafrost development is known, but its functional purpose is opposite. In a known technical solution, this feature limits the flow of permafrost and surface water into the canal, and does not create conditions for drainage of the territory. Essential features of the proposed design of the drainage channel: the arrangement of the channel from two recesses closest to each other and the location of the cavaliers between the recesses are not found in the patent and scientific literature, which allows us to conclude that the alleged invention meets the criterion of significant differences.

Дополнительный существенный признак - устройство кавальеров из двух примыкающих друг к другу сплошных пластов не вл етс новым и используетс при устройстве осушительных каналов например, вспашкой болотным плугом. Но в этом случае канал работает осушает территорию только со стороны противоположной кавальеру . Однако в совокупности с существенными признаками в особых услови х в зоне многолетней мерзлоты достигаетс добавочный эффект - повышение устойчивости бортов кавальеров расположенных между максимально приближенными друг к другу линейными выемками.An additional essential feature - the arrangement of cavaliers from two adjacent continuous beds is not new and is used in the construction of drainage channels, for example, by plowing with a swamp plow. But in this case, the channel works draining the territory only from the side opposite the cavalier. However, together with the essential features under special conditions in the permafrost zone, an additional effect is achieved - an increase in the stability of the sides of cavaliers located between linear recesses as close as possible to each other.

На чертеже изображен осушительный канал.The drawing shows a drainage channel.

Канал состоит из двух расположенных р дом выемок 2, вырытых на поверхности участка 1. Между ними расположены кавальеры вынутого грунта 3. Верхн граница мерзлых водоупорных (водонепроницаемых) грунтов 4.The channel consists of two recesses 2 located adjacent to each other, dug on the surface of section 1. Cavaliers of excavated soil 3 are located between them. The upper boundary of frozen water-resistant (waterproof) soils 4.

Осушительный канал работает следующим образом.The drainage channel operates as follows.

Избыточные воды по уклонам поверхности осушаемого участка 1 и мерзлых водонепроницаемых грунтов 4 беспреп тственно стекают в выемки 2 осушительного канала и отвод тс с осушаемой территории.Excess water along the slopes of the surface of the drained section 1 and frozen waterproof soils 4 freely flows into the recesses 2 of the drainage channel and is discharged from the drained territory.

В процессе эксплуатации аытаивание льда в льдистых многолетнемерзлых грунтах под дном в бортах выемок привод т к термокарстовым просадкам в этих местах. В св зи с чем грунты кавальеров будут использоватьс дл засыпки провалов и деформаций бортов выемок, что предотвратит термоэрозионные процессы и разрушение выемок 2 канала.During operation, ice agitation in icy permafrost soils under the bottom in the sides of the recesses leads to thermokarst subsidence in these places. In this connection, the cavalier soils will be used to fill in the dips and deformations of the sides of the recesses, which will prevent thermal erosion processes and the destruction of the recesses of the 2 channel.

П р и м е р. В избыточно увлажненной зоне побережь Охотского мор Магаданской области на заболоченных сенокосныхPRI me R. In an excessively moistened zone, the coast of the Sea of Okhotsk, Magadan Region, on swampy hayfields

участках площадью в несколько гектаров проводитс осушение участков с помощью открытых каналов. Мощность торфа на обеих участках около 0,4 м, подстилают торф, 5 пески среднезернистые льдистые. Глубина сезонного протаивани почвогрунтов 0,5 м. Оба участка в центральной части имеют особо выраженную тальвеговую ложбину стока. На первом участке устраивают осушитель0 . ный канал известной конструкции (аналог), а на втором и третьем - по предлагаемому техническому решению. На первом участке канавокопателем отрывают в конце летнего периода линейную выемку глубиной 0,5 м, аplots of several hectares are drained using open channels. Peat thickness in both sections is about 0.4 m, peat is underlain, 5 sands are medium-grained icy. The depth of seasonal thawing of soils is 0.5 m. Both sites in the central part have a particularly pronounced talvegg runoff hollow. A dehumidifier 0 is arranged in the first section. channel of a known design (analog), and on the second and third - according to the proposed technical solution. In the first section, at the end of the summer period, a linear excavation of 0.5 m depth is torn by a ditch digger, and

5 кавальеры вынутого при этом грунта перемещают и разравнивают в приканальной полосе , шириной до 40 м. При производстве земл ных работ полностью или частично разрушаетс почвенно-растительный (де0 рновый) слой, что неблагопри тно сказываетс на развитии луговых трав и приводит к необходимости повторного эалужени этого участка. В местах нарушени почвенно-рас- тительного покрова развиваютс термокар5 стовые просадки поверхности в которых застаиваютс надмерзлотные и поверхностные воды. В св зи с чем осушаема территори заболачиваетс , а выравнивание поверхности с засыпкой понижений требуют5 cavaliers of the excavated soil are moved and leveled in the canal strip, up to 40 m wide. During the excavation work, the soil-vegetative (sod) layer is completely or partially destroyed, which adversely affects the development of meadow grasses and leads to the need for repeated eluing of this site. In places of disturbance of the vegetation cover, thermokarst subsidence of the surface develops in which permafrost and surface water stagnate. In connection with this, the drained territory is swamped, and surface leveling with backfilling of depressions is required

0 дополнительных объемов земл ных работ, что приводит к растрачиванию почвенных ресурсов . На втором участке в конце лета отрывают линейную выемку путем перемещени бульдозером пласта почвогрунтов толщи5 ной 0,5 м в наиболее пониженные места (тальвег), с одной стороны, затем к кавальеру от первой выемки вплотную или с перекрытием смещают аналогичным образом пласт почвогрунтов от устройства второй0 additional volumes of earthwork, which leads to waste of soil resources. In the second section, at the end of summer, a linear excavation is torn off by moving a 0.5 m thick soil layer with a bulldozer to the lowest places (thalweg), on the one hand, then the soil layer from the first excavation is directly or overlapping from the second device to the cavalier in the same way

0 выемки. При этом осушительный канал состоит из двух параллельных друг другу линейных выемок трапецеидального поперечного сечени . Глубина выемок 0,5 м, рассто ние между боковыми выемками0 notches. Moreover, the drainage channel consists of two linear recesses of a trapezoidal cross section parallel to each other. The depth of the grooves is 0.5 m, the distance between the side grooves

5 1,5 м. Кавальеры вынутого при отрывке грунта располагают между выемками. Така конструкци канала позвол ет с минимальными затратами на земл ные работы при незначительном нарушении почвен0 но-растительного сло (дернины) осушать сенокосы дл обеспечени благопри тных условий роста трав и беспреп тственной уборки урожа . В дальнейшем из-за вытаи- вани льда в льдонасыщенных песках про5 исходит самоуглубление и расширение линейных выемок. Полное или частичное перемещение пластов почвогрунтов на дно выемок приводит к затуханию термокарста и стабилизации дна и бортов канала . На третьем участке выполн ют канал из5 1.5 m. Cavaliers of excavated soil are placed between the recesses. This design of the canal allows drainage of hayfields to be drained with minimal disturbance in soil work with a slight disturbance of the soil-vegetable layer (sod) to ensure favorable conditions for grass growth and unhindered harvesting. Subsequently, due to the melting of ice in ice-saturated sands, self-deepening and expansion of linear recesses occur. Full or partial movement of soil layers to the bottom of the recesses leads to attenuation of the thermokarst and stabilization of the bottom and sides of the channel. In the third section, a channel of

двух линейных выемок с кавальерами в виде сплошного пласта между ними путем вспашки болотно-кустарниковым плугом с укладкой пласта на поверхность участка в тальвеге. Затем, с другой стороны производ т вспашку болотно-кустарниковым плугом с укладкой кавальера в виде сплошного пласта примыкающего к первому кавальеру. В этом случае обеспечиваетс при минимальном объеме земл ных работ и высокой производительности, устойчивость бортов линейных выемок канала и устойчивость к размыву кавальеров, что говорит о повышении эффективности работы осушительного канала и его экологичности.two linear recesses with cavaliers in the form of a continuous layer between them by plowing with a swamp-shrub plow with laying the layer on the surface of the plot in the thalweg. Then, on the other hand, plowing is carried out by a swamp-shrubbery plow with laying the cavalier in the form of a continuous layer adjacent to the first cavalier. In this case, with a minimum amount of earthwork and high productivity, the stability of the sides of the channel’s linear recesses and the resistance to erosion of the cavaliers is ensured, which indicates an increase in the efficiency of the drainage channel and its environmental friendliness.

00

Предложенный осушительный канал в зоне вечной мерзлоты обеспечивает при минимальном объеме земл ных работ высокую эффективность осушени . Кроме того, предотвращаетс нарушение почвенно-рас- тительного (дернового) сло , а вместе с тем и развитие термокарстовых просадок поверхности . А при устройстве кавальеров из сплошных пластов примыкающих друг к другу повышаетс устойчивость бортов канала и возможность его ремонта с использованием этих же пластов.The proposed drainage channel in the permafrost zone provides high drainage efficiency with a minimum amount of earthwork. In addition, the disturbance of the soil-plant (sod) layer is prevented, as well as the development of thermokarst subsidence of the surface. And when arranging cavaliers from continuous layers adjacent to each other, the stability of the channel sides and the possibility of its repair using the same layers increase.

(56) Авторское свидетельство СССР 15 № 1063914, кл. Е 02 В 1/00. 1983.(56) Copyright certificate of the USSR 15 No. 1063914, cl. E 02 In 1/00. 1983.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION 1. A DRYING CHANNEL IN THE ETERNAL FROZEN AREA, including a trench with cavaliers of soil along it, characterized in that, in order to increase the efficiency of the canal and economy by maintaining the soil-vegetation layer, it is made in the form

7 2

0.0. -H

two recesses located parallel to one another and separated by cavaliers placed between them,

2. The channel according to claim 1, characterized in that. in order to reduce the cost of the channel and increase the stability of its slopes, the cavaliers are made of continuous adjacent layers.

x