Схемы коренного улучшения затруднительных многорукавных участков
Большинство схем улучшения многорукавных участков обосновано анализом происшедших на них многолетних русловых переформирований и выполненных путевых работ, а также гидравлическими расчетами. При анализе русловых переформирований принимались во внимание и другие имевшиеся по этим участкам материалы изысканий (поплавочные наблюдения, нивелировка водной поверхности, гидрометрические измерения и т.п.), а для участков на р. Оби также и материалы русловой экспедиции МГУ.
В процессе разработки этих схем, кроме особенностей, изложенных в предыдущем параграфе, обращалось внимание:
а) на перевод с.х. от одного ведущего берега к другому по наиболее короткому возможному направлению;
б) на назначение высоты сооружений, объединяющих острова и осередки в более крупные массивы, по возможности близкой к высоте этих островов и осередков;
в) на оставление неперекрытыми некоторых рукавов вдоль берегов, чтобы обеспечить водой населенные пункты на них;
г) на пропуск паводка и ледохода при стеснении русла пойменными и русловыми весенними сооружениями;
д) на возведение в первую очередь тех сооружений и прорезей, надобность в которых не вызывает сомнений, т.к. они решающим образом влияют на улучшение участка и после их возведения необходимость в некоторых сооружениях, намеченных в схеме, может отпасть.
На рис. 61 показан затруднительный участок р. Оби с русловой островной, мелкоостровной и осередковой многорукавностью, включающий шесть перекатов и имеющий длину 16 км.
Особенностью геологического строения этой долины является преобладание песков с прослоями супесчаных, гравийно-галечных и суглинистых пород, подстилаемых коренными скальными породами. При этом правая и нередко средняя части русла, правые рукава и протоки, прижатые к высокому берегу, сложены трудно размываемыми скальными и каменистыми или щебенисто-глинистыми грунтами, кровля которых обычно понижается в сторону левого берега.
Основное направление русловых процессов на этом многорукавном участке характеризуется побочневым режимом формирования перекатов в рукавах и преобладанием боковой эрозии русла над глубинной в связи с наличием трудноразмываемых подстилающих грунтов в русле.
Существующий до последнего времени с.х. в верхней половине участка, переваливая через Первый перекат к левому берегу, отклоняется в Средний рукав, в истоке которого размещается верхний гребень наиболее затруднительного Второго переката, имеющего нижний гребень внутри этого рукава. В нижней половине участка существующий с.х. располагается посредине реки между небольшими островами и осередками (мелями), несмотря на имеющиеся вдоль пойменного и коренного берегов развитые и глубокие емкости русла. Этими емкостями и объясняется наличие трудностей в обеспечении габаритов судового хода на размещаемых здесь трех нижних перекатах, постоянно требующих, как и верхние перекаты, выполнения больших объемов дноуглубительных работ.
К.у. этого многорукавног участка реки Оби при использовании Левого рукава в качестве судоходного, а Среднего рукава и Правой протоки в качестве наносоотсасывающих можно осуществить размещением сооружений, прорезей и отвалов грунта по схеме, показанной на рис. 61. В этой схеме высокая запруда №2 значительную часть паводкового периода должна работать в затопленном состоянии, чтобы за ухвостьем небольшого верхнего острова А и ниже самой запруды не формировался мощный приостровной побочень, который может нарушить работу Среднего рукава как наносоотсасывающего.
П/з №1, тоже высокая, совместно с упомянутым островом А и запрудой №2 позволяет обеспечить более сосредоточенное направление потока в судоходный Левый рукав; одновременно она способствует отвлечению движущихся вдоль правого берега наносов в Правую протоку. Усиление наносоотсасывающей роли Правой протоки происходит и благодаря работе запруды №2, т.к. она вместе с островом А и п/з №1 значительно увеличивают угол отвода этой протоки от основного русла по сравнению с естественным углом ее ответвления. Кроме того, п/з №1, создавая местный подпор воды, будет способствовать заносимости выбоин верхней плесовой лощины Первого переката и, следовательно, более плавному перевалу потока на нем от правого берега к левому. Это положительно скажется на образовании более устойчивой и ровной (без выбоин) линии ведущего левого берега и на закреплении с.х. в Левом рукаве.
Система полузапруд, обозначенная цифрой 3, и кап. прорезь №5 в нижней части Левого рукава предназначены для закрепления в нем судового хода. Все три п/з д.б. сооружениями меженного регулирования. Это связано с необходимостью избежать их заметного влияния на уменьшение пропускной способности Левого рукава в паводковый период. В период же стояния меженных уровней воды они должны перераспределять расход воды в пользу корыта переката и ограничивать сечение русла на нем. Отваал грунта из прорези следует использовать либо в тело этих полузапруд, либо для повышения отметок побочня в районе их размещения и для локализации нижерасположенной левобережной емкости русла. Полузапруды и отвал грунта из кап. прорези совместно создадут дополнительное препятсивие растеканию потока по левобережной пойме в этой части затруднительного участка, что также положительно скажется на углублении нижней части Левого рукава.
Высокая запруда №4 исключает возможность развития нсх рукава между островами Серебряный и Гусиный и более надежно закрепляет положение существующего судового хода. Эта запруда совместно с запрудой №2 будет способствовать повышению устойчивости русла на участке в целом, поскольку благодаря им осуществляется увеличение о. Серебряный.
Прорези на перекатах первом и трех нижних выполняются эксплуатационными, а их отвалы грунта укладываются так, чтобы активно влиять на закрепление с.х. и на отмирание боковых емкостей русла, а также небольших «правобережных» по отношению к этим перекатам несудоходных рукавов. Для усиления влияния экспл.прорезей и их отвалов грунта на заносимость нерабочих емкостей руслаи ответвляющихся рукавов целесообразно вести разработку названных перекатов с переуглуюлением.
Целесообразная очередность возведения сооружений следующая. В первую очередь разрабатывается кап.прорезь №5 и все экспл.прорези, а также возводится система полузапруд №3. Во вторую очередь возводятся сооружения №1 и 4, чтобы обеспечить благоприятные условия для строительства запруды №2 и направить основное течение потока по новому судовому ходу. В последнюю очередь приступают к возведению запруды №2. Разработка экспл.прорезей осуществляется во вторую половину подготовительного периода, когда интенсивность перемещения влекомых наносов значительно затухает.
На рис. 62 показан затруднительный участок р. Оби с пойменной многорукавностью и достаточно выраженным положением судоходного рукава.
На рис. 62 показан затруднительный участок р. Оби с пойменной многорукавностью и достаточно выраженным положением сх рукава. Общий Q на участке при проектном уровне составляет 1200 м3/с. Основные затруднения для судоходства на этом участке определяются недостаточными глубинами на Верхнем и Нижнем перекатах при низких уровнях и свальными течениями на приверхах островов Еловый и Сосновый. Это происходит в результате значительного рассредоточения расхода воды по трем нсх рукавам при средних и высоких уровнях воды. Наиболее конкурирующим при этих уровнях является Прямой рукав, исток которого служит продолжением направления основного однорукавного русла. Кроме того, его последующее направление на всем протяжении рукава совпадает с динамической осью весеннего потока.
Т.о., учитывая геоморфологию участка целесообразно в качестве судоходного принять Прямой рукав, проходящий между рукавами Большой и Еловый. Поэтому для к.у. участка необходимо будет разработать кап. прорезь №1 протяженностью более 5 км и построить в районе истока ныне судоходного рукава со стороны левого пойменного берега высокую струенаправляющую дамбу №2. Эта высокая дамба будет способствовать сосредоточению расхода воды в новом сх рукаве (прямом) и активному отвлечению наносов в бывший судоходный и Правый нсх рукава.
Что касается Левого нсх рукава, то его целесообразно совсем не перекрывать, оставить для отвлечения наносов из основного русла, поскольку угол его ответвления от основного русла составляет 90˚. Кроме того, в его истоке расположено селение, которое нуждается в проточной воде.
Целесообразна следующая очередность работ на этом участке. Сначала разрабатывается кап. прорезь №1 с уширением в ее верхней части и оазмещением отвала грунта из верхней части прорези у берега о. Еловый, из средней ее части – на этом острове (дноуглубительные работы выполняются при самых высоких уровнях воды) и, наконец, из нижней ее части – ниже этого острова, в виде стрелки с максимально возможной длиной.
Разработку кап.прорези 1 можно вести в такой последовательности: сначала при высоких уровнях среднюю часть прорези с тем, чтобы обеспечить размещение отвала грунта на острове, затем - верхнюю часть прорези и после этого – нижнюю его часть. После завершения дноуглубительных работ построить высокую струенаправляющую дамбу №2.
На рис. 63 показан затруднительный участок р. Бии с русловой островной многорукавностью, на котором однорукавное русло делится в верхней части вначале на 2, затем на 3 рукава, и в средней части на 3-4 рукава. В нмжней части участка происходит постепенное слияние потоков в однорукавное русло. Общий расход воды при проектном уровне составляет 310 м3/с.
Наибольшие затруднения для судоходства возникают на расположенном перед приверхом острова Д Верхнем перекате, корвто которого ежегодно смещается под влиянием песчаных образований, постоянно формирующихся между островами А и В. Кроме того, при приближении судового хода к приверху острова Д свальные течения в протоку между о-вами Г и Д отрицательно влияют на проводку судов и составов через этот перекат.
Особенностью участка является достаточно выраженное положение судового хода (судоходного рукава). Однако в средней и нижней частях судоходного рукава находятся два переката - Верхний и Нижний, которые являются рез-том расширения русла и отрицательного влияния нсх рукавов и проток. Это подтверждается положением вынесенных песков за устьями нсх рукавов и проток, сформировавших побочни этих перекатов, а также ориентацией гребней последних.
Выносимые левым притоком наносы поступают в основное русло и, следовательно, на перекаты, а также в левый нсх рукав, который целесообразно сохранить наносопринимающим. К тому же, устье этого рукава подходит к слиянию потоков разветвления в однорукавное русло со сжатым живым сечением. Важным обстоятельством для затруднительного участка является наличие на его обоих берегах населенных пунктов, заинтересованных в сохранении вдоль берегов проточной воды. При этом оба берега являются коренными и незатопляемыми в паводок, что, в отличие от других многорукавных участков, облегчает здесь решение задачи по стабилизации участка.
Схема закрепления с.х. следующая. В начале деления потока на 2 рукава со стороны правого берега выше истока правого нсх и неперспективного рукава возводится высокая п/з №1. Это повысит наносоотсасывающую роль Правого рукава и закрепит имеющиеся благоприятные условия подхода потока к судоходному рукаву. Для недопущения выноса наносов из Правого рукава в среднюю часть сх рукава и устранения причин образования здесь Верхнего переката, предусматривается высокая продольная дамба – запруда 2, соединяющая два острова А и В. Аналогичные соображения положены при назначении запруд №3 и 4, соединяющих о-ва Г и Д, Д и Е. При этом запруду №3 достаточно возвести низкой, а запруда 4 д.б. высокой, т.к. весной она должна устранить поступление через протоку между о-вами Д и Е наносов на Нижний перекат, находящийся к тому же в подпоре от сужения основного русла. Одновременно, для улучшения с.у. намечаются на обоих перекатах экспл.прорези с размещением отвалов грунта из них перед запрудой №3 и у ухвостья острова Е.
Предусмотренные мероприятия позволяют закрепить положение с.х. в этом многорукавном разветвлении с второстепенными вдольбереговыми рукавами. Кроме того, с помощью сооружений №2, 3 и 4 объединяются несколько островов в более крупные островные массивы, что также приведет к упорядочению основного русла и повышению устойчивости существующего с.х.
Очередность выполнения работ на этом участке целесообразно принять следующую. В первую очередь разрабатываются обе эксплуатационные прорези и возводится высокая дамба №2, затем строится высокая запруда №4. К последней очереди относится возведение высокой полузапруды №1 и низкой запруды №3, т.к. необходимость в них может отпасть, если к тому времени состояние участка окажется хорошим.