книги из ГПНТБ / Чернышов, Ф. М. Повышение эффективности путевых работ на многорукавных участках судоходных рек учеб. пособие

Рис. 30. Выправительная трасса. (заштрихована) на при дере мпогорукавногэ затруднительного участка р. Бни

В расчетах ширины выправительной трассы для разветвленных затруднительных участков судоходных рек весьма важно правиль­ но оценивать влияние на этотруслорегулирующий параметр мор­ фологических и гидравлических характеристик несудоходных ру­ кавов при бытовом и проектном состояниях участка. При закрепле­ нии выправительной трассы сооружениями на таких участках не­ обходимо обеспечить ее многолетнюю устойчивость, независимо от того, продолжают ли эти участки оставаться в проектных условиях еще разветвленными (обычно при меньшем, чем в бытовом состоя­ нии, числе проточных несудоходных рукавов) или оказываются пол­ ностью ^трансформированными в однорукавные участки. Послед­ нее наводит на мысль, что для многорукавных затруднительных уча­ стков расчеты ширины выправительной трассы следует выполнять применительно к двум наиболее характерным уровням: проектному и соответствующим руслоформирующему расходу. Это позволит бо­ лее обоснованно подойти не только к определению местоположения меженных, повышенных и весенних выправительных сооружений, но и их рациолальной пропорции, а также к принятию оптимально­ го продольного профиля полузапруд и-струенаправляющих дамб, предназначенных активно работать при повышенных и высоких уровнях воды. В частности, в качестве оптимальных продольных профилей у сооружений могут оказаться так называемые «ныряют щие» (по предложению Б. М. Хижова), имеющие крутые уклоны по всей их длине (от корня до головы). В связи с этим можно отметить, что в практике Северного БУПа в настоящее время прибегают к ра­ счету выправительной трассы при уровне, соответствующем русло­ формирующему расходу. Однако при этом подобного же.расчета при проектном уровне путевых работ почему-то не выполняется.

При решении вопроса установления оптимального соотношения между выправительными и дноуглубительными работами весьма важно учитывать не только степень разветвленности улучшаемого участка, но и характер изменения скоростей потока от уровней на перекатах судоходного рукава. Это следует из того, что эффектив­ ность,составляющих комплекса выправительных и дноуглубитель­ ных работ будет различной в случае наличия возрастающего или убывающего законов изменения скоростей потока на лимитирую­ щих участках рек. При уменьшении скоростей на перекатах затруд­ нительного участка по мере снижения уровней первостепенное знз» чеиие должны иметь аыправительные работы, а при увеличении ско­ ростей потока — дноуглубительные работы. При сохранении вели­ чин скоростей потока во всем диапазоне уровней, удельный вес вы­ правительных и дноуглубительных работ должен быть одним и тем же,. Очевидно, роль выправительных сооружений становится более высокой и на затруднительных участках, попадающих в зону выкли-- нивания подпора существующих и проектируемых водохранилищ (см. § 5, рис. 58). В подобных случаях выправительные сооружения должны быть повышенными или весеннего регулирования, с помо­ щью которых многорукавное русло обычно собирается в однору-

кавное, если этому не препятствуют особые условия размещения участка реки.

Эти основные принципы коренного улучшения судоходных усло­ вий на многорукавных затруднительных участках должны возмож­ но полнее учитываться в рекомендуемых схемах их капитального выправления на длительный период.

Накопленный опыт выполнения выправительных и дноуглуби­ тельных работ также позволяет установить ряд положительно заре­ комендовавших себя факторов и условий, способствующих созда­ нию относительно устойчивого судового хода на разветвленных за­ труднительных участках. '

Из них, в качестве дополнения к рассмотренным выше основным принципам улучшения судоходных условий на многорукавных уча­ стках, можно привести следующие:

1. Проложение судового хода в рукавах, проходящих вдоль ко­ ренных и ведущих беретов основного русла, если их истоки не нахо­ дятся ниже мысов коренных бортов долины, которые в период ве­ сеннего паводка отклоняют основное течение в сторону других, в том числе и пойменных рукавов. При отсутствии такой возможности в качестве судоходных рукаров следует выбирать рукава с высоки­ ми берегами Или хотя бы с одним высоким берегом.

2. Создание плавных очертаний русла, в котором направления судоходного рукава и размещаемого в нем судового хода должны совпадать с преобладающим направлением паводочного потока.

3.Наличие условия, когда вход в судоходный рукав должен представлять собой прямое продолжение верхней, достаточно раз­ витой плесовой лощины.

4.Наличие или создание плавных форм судоходных рукавов у ухвостьев островов.

5.Объединение мелких островов и осередков продольными дам­ бами в более крупные островные массивы или побочни. Особенно '.ффективно преобразование беспорядочных скоплений осередковостровов в большие наносные образования, примыкающие к основ­ ным берегам. При этом могут использоваться и поперечные соору­ жения, однако продольные дамбы меньше подвергаются обходу по­ током, что и должно учитываться, при наличии большой интенсивно­ сти руслового процесса на участке.

6.Отсутствие или устранение выбоин ведущих берегов и усиле­ ние струенаправляющего воздействия береговых мысов и выступов. Однако не исключается положительная роль отдельных выбоин'в береге, если за ними необходимо осуществлять перевод главного течения потока (судового хода) к противоположному берегу или з отходящий рукав.

7.Своевременное отторжение побочней, заклинивающих истоки...

судоходных рукавов, а также закрепление быстро перемещающихся ; побочней, островов, осередков и других наносных образований.

8.Закрепление судовых ходов в том положении, при котором

для их поддержания требуются наименьшие объемы эксплуатацион­ ного землечерпания.

9.Строительство достаточно высоких струенаправляющих дамб

ввиде стрелок на ухвостьях островов, образующих судоходный ру­ кав, с целью исключения изменения положения динамической оси сливающихся ниже потоков при колебаниях уровней воды. Устрой­ ство таких стрелок особенно рационально при наличии неустойчиво­ го переката в нижней части судоходного рукава или на его продол­ жении за ухвостьем острова.

10.Определение на основе наблюдений влияния весеннего ледо­ хода при различных уровнях на жизнедеятельность рукавов развет­ вления. Это особенно важно для рек с большой подвижностью рус­ ла и тяжелыми ледоходами. На основе таких данных более надеж­ но определяется целесообразность перекрытия сооружениями отми­ рающих рукавов затруднительного участка.

П . Укладка отвалов грунта в виде сплошных дамб, способству­ ющих сохранению принятой конфигурации землечерпательной про­ рези, повышению пропускной способности судоходного рукава и от­ миранию несудоходных. При этом экономическую эффективность комплекса дноуглубительных и выправительных работ значительно повышает использование грунта от разработки капитальной прорг-1 зи для возведения регуляционных сооружений, а также для повы­ шения отметок пониженных частей острова или берега. Эффект ис­ пользования отвалов грунта существенно возрастет при их закреп­ лении.

12.Возведение на верхнем участке несудоходного рукава, смеж­ ного с судоходным, продольной дамбы. Это особенно целесообраз­ но, если такая дамба становится продолжением ведущего берега.

13.Разработка спрямлений по дуге малой кривизны с целью стабилизации многорукавного разветвления и обеспечения прием­ лемых радиусов кривизны оси меженного судового хода. При этом, как правило, ряд несудоходных рукавов сохраняется в свободном состоянии для привлечения в них транзитных наносов. Особенно це­ лесообразно оставлять неперекрытыми крутые извилины большой протяженности. Однако окончательное решение вопроса трассиро­ вания нового судового хода должно приниматься с учетом сопостав­ ления технико-экономических показателей различных вариантов улучшения многорукавных участков, тем более, что на таких участ­

ках не исключено использование различных вариантов и самих

. спрямлений.

Очевидно основные требования, предъявляемые к обоснованию схем спрямления одиночных или последовательно расположенных развитых извилин, сохраняются и для многорукавиых русел, а так­ же подходных к ним участков. Исключения представляют лишь не­ которые особенности гидравлических расчетов.

14. Обеспечение сжатых сроков производства работ по выполне­ нию всего комплекса путевых мероприятий на участке.

15. Устройство, запруд в средних и нижних частях несудоходных рукавов. Постановка запруд в их верхних частях, если этому благо­ приятствуют условия производства работ, оправдывается лишь при­ менительно к отмирающим рукавам или рукавам, в которых до их перекрытия сооружениями уже несколько лет идет процесс, аккуму­ ляции наносов. Но в этом случае естественное перераспределение расхода воды в пользу судоходного рукава происходит слишком медленно и своевременно не обеспечивает в нем требуемые габари­ ты пути.

16.Перевод потока от одного ведущего берега к другому дол­ жен осуществляться по кратчайшей прямой вставке, чтобы избе­ жать формирования перекатов на переходном участке.

17.При молевом сплаве леса на боковых и малых реках водостеснительные и водонаправляющие выправительные сооружения (полузапруды, дамбы, шпоры и т. п.) следует ориентировать по на­ правлению течения, чтобы исключить опасность образования зало­ мов из плывущих бревен на затруднительных для судоходства уча­ стках и повреждения самих сооружений. Однако при отсутствии мо­ левого сплава леса на таких реках лолузапруды целесообразно воз­ водить навстречу к потоку под углом 60—75°, что позволяет сущест­ венно повысить их гидравлическую эффективность, исключая при этом возможные дополнительные разрушения потоком корневых и других частей сооружений, чего обычно не удается достигнуть при указанных углах наклона полузапруд на больших судоходных ре­ ках.

Рассмотренные выше основные принципы коренного улучшения многорукавных участков, вместе с дополнительно приведенными и положительно зарекомендовавшими себя в практике путевых работ факторами и условиями, позволяют достаточно обоснованно подхо­ дить к составлению для них оптимальных схем компоновки выпра­ вительных сооружений, землечерпательных прорезей и отвалов грунта. Кроме того, их использование при проектировании должно значительно уменьшить число вариантов составляемых схем улуч­ шения судоходных условий, что существенно сократит гидравличе­ ские, статические и технико-экономические расчеты, которые для многорукавных затруднительных участков обычно .являются очень громоздкими ^трудоемкими. Наконец, учет этих принципов позво­ лит избежать многих ошибок в проектировании и'производстве пу-. тевых работ на таких участках рек, с которыми в настоящее время приходиться сталкиваться довольно-таки часто.

В настоящее время не представляется возможным полностью использовать опыт выправления многорукавных затруднительны? участков в виде опробированных и рекомендуемых практикой схем расположения выправительной трассы и сооружений, а также капи66

тальных прорезей и других путевых работ. Это объясняется тем, что общие сроки производства путевых работ на таких участках обычно охватывали большой период времени, а регулярных плано­ вых съемок по ним не производилось. В большинстве случаев не вы­ полнялись плановые съемки и после завершения всех путевых меро­ приятий, входящих в состав проектной схемы улучшения судоход­ ных условий многорукавных участков, по которым можно было бы оценить эффективность выполненных работ.

Конечно, приведенные из практики в § 2 на рисунках 1—7 осуще­ ствленные примеры коренного улучшения многорукавных участков несомненно могут служить определенным эталоном для аналогич­ ных или близких к ним случаев выправления. Однако ими, соглас­ но приведенной в § 3 классификации таких затруднительных участ­ ков, охватываются только лишь три из шести возможных для них подгрупп многорукавностей.

Поэтому ниже рассматриваются, в основном, возможные схемы коренного улучшения судоходных условий на многорукавных уча­ стках. Однако, эти схемы представляются полезными в методиче­ ском отношении, поскольку они иллюстрируют использование сфор­ мулированных выше принципов и особенностей выправления сложноразветвленных участков. Они также вполне согласуются с при­ нятыми в Обском, Ленском, Енисейском, Северном и Иртышском речных бассейнах перспективными схемами коренного улучшения судоходных условий затруднительных участков, а некоторые из них

тельный участок р. Лены), а также специальными натурными иссле­ дованиями русловой экспедиции МГУ, выполненными под руковод­

кавные участки р. Оби, а также Хайтыалахский участок р. Лены и Ракульский узел р. Б. Сев. Двины) и натурными исследованиями русловой партии НИИВТа, выполненными под руководством авто­ ра на р. Б. Енисей (затруднительный участок «СорОк Енисеев»). При этом для трех поименованных затруднительных участков сред­ ней Оби и одного р. Б. Сев. Двины были использованы предложен­ ные Н. И.чМаккавеевым и Р. С. Чаловым схемы их коренного улуч­ шения, которые нами дополнены рядом вариантов, новыми соору­ жениями и прорезями с необходимым обоснованием' и подробным описанием типа, конструкций, назначения и очередности возведения сооружения, включая капитальные и эксплуатационные прорези и отвалы грунта из них. Кроме того, большинство схем улучшения рассматриваемых затруднительных участков обосновано подроб­ ным анализом происшедших на них многолетних русловых перефор­ мирований, а также наиболее важными гидравлическими расчета­ ми. При анализе русловых переформирований принимались во вни­ мание и другие имевшиеся по затруднительным участкам материа­ лы изысканий (поплавочные наблюдения, нивелировка водной по-

верхности, гидрометрические измерения и т. п.), а также выполняв­ шиеся ранее на них путевые работы. По Понгутальскому развет­ вленному участку р. Конды приводится схема коренного улучшения, уже осуществленная Иртышским БУП, а по Ракульскому многору­ кавному узлу — осуществленная в знчительной своей части Север­ ным БУП.

Дополнительно отметим, что в процессе разработки схем улуч­ шения многорукавных участков, кроме общего учета их классифи­ кации и принципов выправления для них, освещенных в §§ 3 и 4, осОбо обращалось внимание: а) на перевод судового хода от одного ведущего берега к другому по наиболее короткому возможному на­ правлению; б) на назначение высоты сооружений, объединяющих острова и осередки в более крупные массивы, по возможности близ­ кой 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 повышенными и весенними сооружениями; д) на возведение в первую очередь тех сооружений и прорезей, надоб-

. ность которых не вызывает сомнений, влияние которых на улучше­ ние участка решающее и после возведения которых необходимость в некоторых сооружениях, намеченных в схеме, может отпасть.

Учитывалось также и то, что существующие судовые ходы на многорукавных участках формировались в течение ряда лет в соот­ ветствии с требованиями судоходства и возможностями технических средств. В настоящее время растут объемы перевозок, увеличивают-, ся размеры и осадки судов и составов, а поэтому растут и требова­ ния к судовым ходам. Одновременно увеличиваются и технические средства для разработки и поддержания судовых ходов, удовлетво­ ряющих новым требованиям судоходства. В связи с этим на одних мнОгорукавных участках оказывается целесообразно и возможно перенести судовой ход в новое положение, на других — закрепить его существующее положение и на третьих — прибегнуть к смешан­ ному решению, что и отражено нами в приводимых схемах улучше­ ния многорукавных участков.

щий Орский, Орско-Борский, Почтовский, Сухой и Гусиные перека7ы и имеющий длину 16 км.

Характер долины реки в районе этого участка виден из рис. 22, приведенного в §4. Особенностью геологического строения этой до­ лины является преобладание песков с прослоями супесчаных, гра- вийнО-галечных и суглинистых пород, подстилаемых коренными скальными породами. При этом правая и нередко средняя части ру­ сла, правые рукава и протоки, прижатые к высокому берегу, сложе-.: ны трудноразмываемыми скальными и каменистыми или щебнистр-- глинистыми грунтами, кровля которых обычно понижается в сторо-. ну левого берега.

Рис. 32. Схема 1-го варианта коренного улучшения многорукавного затруднительного участка р. Оби