2.3. Влияние природной среды на состояние внутренних водных путей и состав транспортного флота

На речном транспорте основным видом перевозок являются массовые навалочные, насыпные и наливные грузы, которые позволяют использовать крупнотоннажный флот. Увеличение размеров судов приводит к снижению эксплуатационных расходов, приходящихся на тонну грузоподъёмности или на единицу мощности. Вместе с тем, расходы на содержание судов зависят от их размеров. Себестоимость перевозок в судах большой грузоподъёмности значительно ниже, чем в судах малотоннажных.

Возможность использования судов различных параметров играет важ-ную роль в повышении значения речного флота в транспортном обслужива-нии страны, особенно в районах, где отсутствуют другие виды транспорта. Если груз может перевозиться железнодорожным транспортом, то исполь-зование внутренних водных путей оказывается экономически целесообраз-ным при условии его доставки в крупнотоннажных судах и составах. Поэто-му между пунктами, где может использоваться только малотоннажный флот и при этом имеется железная дорога, транзитные перевозки грузов в судах обычно не производятся. В таких условиях не могут появиться перевозки в железнодорожно-водном сообщении, так как использование небольших по грузоподъёмности судов на части пути не даст экономии, а вызовет дополни-тельные расходы по перегрузке грузов. Если железная дорога отсутствует, то и при наличии автомобильных дорог речной транспорт, как правило, оказы-вается весьма эффективным даже при использовании самых небольших по грузоподъёмности судов. Однако его эффективность по сравнению с автомо-бильным транспортом всё же может сильно снижаться с появлением дополнительных перегрузок, которые отсутствуют на автомобильном тран-спорте. В этом случае речные перевозки в судах могут и не возникнуть.

Ограничения в использовании судов большой грузоподъёмности воз-никают в связи с их размерами (длина, ширина, осадка), которые должны на-ходиться в определённых соотношениях между собой для обеспечения необ-ходимой прочности корпуса и ходовых качеств. В то же время размеры су-дов находятся в прямой зависимости от габаритов судового хода, которые на свободных реках определяются, в основном, природными условиями.

Наибольшие препятствия для увеличения грузоподъёмности судов возникают в связи с недостаточностью глубин, ограничивающих их осадку. Глубины зависят от уровня воды в реке и образующихся неровностей дна. Уровни определяются водоносностью реки, которая меняется в течение навигации по сезонам. Многие реки с малыми расходами воды могут быть использованы для судоходства только в отдельные периоды навигации, когда повышаются уровни. Такие реки считаются судоходными, но работа на них продолжается всего несколько недель в году, причём в этот период на от-дельных участках могут быть использованы не только мелкие, но и средне-тоннажные суда. Для районов, лишённых других видов транспорта, эпизоди-ческий завоз грузов имеет исключительное значение.

На реках, судоходных в течение всей навигации, осадки судов огра-ничиваются глубинами, которые удаётся поддерживать в периоды макси-мальных расходов воды (в летнюю межень). Однако эта зависимость не является абсолютной, она определяется ещё и таким природным явлением, как режим реки, который характеризует различные соотношения длитель-ности полноводного и мелководного периода. Отсюда возникает понятие средненавигационной глубины, размер которой, чаще всего, влияет на осадку проектируемых судов. Следовательно, суда могут иметь несколько большую осадку, чем допускают глубины в межень, и в этот мелководный период они будут использоваться с недогрузом, но по итогам работы за навигацию в целом их загрузка окажется максимальной.

Ограничения габаритов судов, определяемые природными факторами, не обуславливаются только водоносностью и режимом рек. Большое влияние на глубину оказывают отложения наносов, так как речное русло не остаётся постоянным, а подвержено непрерывным переформированиям. В силу ряда причин энергия речного потока во многих местах уменьшается, происходит перенасыщение его наносами, которые начинают отлагаться. Создаются местные мелководные участки небольшой протяжённостью, которые носят название перекатов Отложение наносов происходит и в устьях рек, около которых возникают мелководные бары. Перекаты, как правило, образуются в больших количествах и именно они лимитируют глубины.

Развитие технического флота и технологии выполнения дноуглуби-тельных работ позволяет преодолевать все указанные препятствия в эконо- мически целесообразных пределах. На водных путях России для увеличения глубин в больших масштабах используется механическое дноуглубление при помощи специальных снарядов и выправление рек, когда с помощью особых сооружений воздействуют на речной поток таким образом, чтобы он сам производил необходимый размыв и углубление дна на тех перекатах, кото-рые ограничивают осадку судов. На скальных грунтах выполняются взрыв-ные скалоуборочные работы.

При увеличении глубин объём дноуглубительных работ растёт прог-рессивно, так как приходится разрабатывать всё большее количество пере-катов, а, кроме того, с углублением прорезей заносимость их увеличивается. Поэтому настаёт такой момент, когда дальнейшее углубление становится экономически нецелесообразным или даже технически невозможным.

Экономическая эффективность дноуглубительных работ повышается с ростом объёма перевозок и возможностью использования на водных путях судов большей грузоподъёмности. Намного сложнее преодолеваются препят-ствия, возникающие от неравномерности стока по сезонам, что достигается путём коренной реконструкции рек с созданием водохранилищ, обеспечи-вающих повышенные расходы воды в меженный период, и искусственное поддержание глубин в зоне подпора.

Увеличение грузоподъёмности судов возможно и при мало изменяю-щейся осадке за счёт увеличения их ширины и длины. Однако отступление от оптимальных соотношений длины, ширины и осадки судов приводит к неко-торой потере ими скорости, которая хотя и компенсируется увеличением грузоподъёмности, но до определённых пределов экономической целесо-образности.

Оптимальная грузоподъёмность самоходных судов, при различных осадках, для условий, когда размер грузооборота не лимитирует их габариты, характеризуется следующими данными:

при неограниченных глубинах - 15000 т

при осадке 3,5 м - 6500 т

при осадке 2,5 м - 4000 т

при осадке 1,8 м - 2600 т

Несмотря на ограничения основных размеров судов габаритами су- дового хода, а на шлюзованных участках ещё и размерами шлюзов, по тех-ническим условиям они не могут изменяться в любых соотношениях. При двустороннем движении ширина судового хода должна быть равна двум ширинам встречных составов плюс запас по ширине между ними, а также между составами и границами судового хода.

Если учесть, что в ряде случаев несамоходные суда в составе целесо-образно счаливать в два-три пыжа, то ширина такого состава может дости-гать нескольких десятков метров, а плотов – ещё больше. Поэтому на маги-стральных реках ширина судового хода устанавливается в пределах 65-90 м, а на сверхмагистралях – 100 м и более. Для поддержания такой ширины про-резей на перекатах требуется постоянное выполнение больших объёмов зе-млечерпательных работ. Следовательно, и ширина судов имеет экономически целесообразные размеры даже на магистральных водных путях. На малых реках возможности увеличения ширины судового хода очень ограничены.

Состояние речного русла лимитирует и длину судов, так как движение флота на криволинейных участках считается безопасным, если длина судна не превышает 1/5 –1/6 радиуса кривизны судового хода. В районах с легко размываемыми неустойчивыми берегами радиусы закругления могут быть очень малы. В ряде случаев спрямление судового хода выполняется искусственным путём, что требует значительных затрат, поэтому не во всех случаях такие работы могут быть экономически оправданы. На свободных реках длина судов и составов лимитируется. На некоторых участках прихо-дится отказываться от толкания судов, чтобы избежать жёсткого счала, так как на малых реках радиусы закруглений могут быть менее 100 м, а на сверхмагистралях они не должны быть менее 600 м.

Природные условия оказывают влияние не только на габариты судо-вого хода. В большинстве случаев они обуславливают скорости течения на свободных реках, которые определяются степенью наклона дна, который бывает различным на отдельных участках каждой реки в зависимости от геологического строения и рельефа местности. Участки с очень высокими скоростями течения могут оказаться вовсе непригодными для судоходства даже при движении вниз. В таких случаях приходится прибегать к шлюзо- ванию или к особым способам проводки судов, если в этом имеется эконо- мическая необходимость. В большинстве случаев приходится сталкиваться со скоростями течения, преодолимыми обычными судами при соответст- вующей мощности силовой установки, и тогда эта проблема является толь- ко экономической. Известно, что у каждого судна мощность (а следова- тельно, и расход топлива) изменяется пропорционально кубу скорости, в то время как затраты на топливо в себестоимости перевозок грузов составляют примерно 65%. Из этого следует, что эксплуатация участков с повы- шенными скоростями течения может значительно повлиять на себестои- мость речных перевозок.

Скорости течения оказывают прямое влияние на техническую скоро-сть движения судов. Строительство плотин превращает несудоходные уча-стки водных путей в судоходные, при этом скорости течения значительно снижаются, а на отдельных участках вообще исчезают. Снижение скорости течения на водных путях в целом положительно влияет на экономическую эффективность речных перевозок. На искусственных водных путях движение судов вверх по течению производится быстрее, чем в естественных условиях, но при движении вниз происходят потери технической скорости судов и со-ставов. Однако выигрыш от сокращения технической скорости при движении вверх получается большим, чем от потерь скорости при движении вниз. Это объясняется тем, что в общей продолжительности кругового рейса движение судов и составов вверх занимает больше времени, чем движение вниз. В целом же достигается сокращение продолжительности ходового времени и увеличение средней технической скорости в оба направления, что улучшает эксплуатационные и экономические показатели работы транспортных судов на перевозках грузов. Вместе с тем постройка плотин и создание искусствен-ных водных путей оказывает отрицательное влияние на буксировку леса в плотах, которая выполняется вниз по течению. Техническая скорость плотов в основном зависит от скорости течения. При больших объёмах плота функ-ции буксира сводятся к управлению движением. Это позволяет увеличивать нагрузку на единицу мощности силовой установки и снижать эксплуатацион-ные расходы на буксировку. При отсутствии течения скорость буксировки плота зависит только от мощности теплохода. Плоты имеют большие сопро-тивления движению, чем речные суда и составы. Необходимость расформи-рования плотов на секции при пропуске через шлюзы снижает эффектив-ность плотовых перевозок. В настоящее время для повышения сохранности большая часть круглого леса перевозится в грузовых судах.

Среди климатических факторов, вызывающих неизбежный перерыв в работе речного транспорта, является замерзание водных путей в зимний период. На большинстве рек Российской Федерации навигация продолжа-ется 180-200 суток. На северных реках Европейской части и нижней поло-вине рек Оби, Енисея и Лены навигация продолжается менее шести месяцев. Даже на нижних участках Волги и Дона навигация прекращается более чем на три месяца.

Сокращение периода навигации ухудшает использование основных производственных фондов речного транспорта и увеличивает расходы на содержание судов в эксплуатации, поскольку с удлинением межнавига-ционного периода растут затраты по зимнему отстою. Расчёты показывают, что при сокращении периода эксплуатации самоходных грузовых судов с 220 до 170 суток себестоимость содержания одних тоннаже-суток увеличивается более чем на 15%. Поэтому содержание флота значительно выше на северных реках, где период эксплуатации составляет около 100 суток. В этом отношении в более выгодном положении находятся суда смешанного река-море плавания, эксплуатация которых в зимний период может продолжаться в незамерзающих морях.

Сезонность работы речного транспорта отрицательно сказывается и на результатах работы портов.

Большие перерывы в эксплуатационной деятельности судоходных предприятий создают большие неудобства для грузовладельцев, которые в зимний период должны переключать грузы на железнодорожный или авто-мобильный транспорт или делать большие зимние запасы.

Для продукции, производимой и потребляемой равномерно в течение года, излишние запасы связаны с временным изъятием материальных цен-ностей из сферы производственного потребления, дополнительными капи-тальными вложениями в складские помещения и расходами по хранению.

Увеличение продолжительности навигационного периода оказывает положительное влияние на снижение себестоимости перевозок и перегру-зочных работ. Повышается провозная способность флота, сокращается по-требность в судах и причалах для выполнения планового объёма перевозок. Себестоимость снижается, поскольку отдельные расходы на содержание флота и портов в общей сумме не изменяются (амортизация, распреде-ляемые расходы), а их удельный вес в себестоимости при росте объёма пе-ревозок уменьшается. Кроме того, при увеличении продолжительности на-вигационного периода сокращаются расходы на зимний отстой судов и плавучих перегрузочных установок.

Метеорологические условия в период навигации оказывают большое влияние на работу флота и определяют предъявленные к нему требования. В зависимости от ограничений в условиях плавания на водных путях суда делятся на классы. Для судов различных классов установлены следующие максимальные размеры расчётных волн:

Класс судна (Речного регистра РФ) Высота волны, м

«М-СП» 3,5

«М» 2,5

«О» 2,0

«Р» 1,2

«Л» Волнение не учитывается

Часть судов смешанного плавания строится по классу морского Ре-гистра «П-СП». Этим судам разрешается плавание в морских районах с удалением от убежищ в открытых морях до 50 миль, а в закрытых, включая Чёрное, Азовское и Каспийское моря, - до 100 миль, но при волнении не свыше 6 баллов.

С повышением класса судна увеличивается высота надводного борта, толщина обшивки корпуса, утяжеляются и другие конструкции. Это приво-дит к повышению строительной стоимости флота.

В соответствии с действующими положениями в себестоимость пе- ревозок грузов на речном транспорте не включаются расходы на содержание внутренних водных путей и гидротехнических сооружений. В то же время поддержание установленных габаритов путей и содержание навигационного ограждения требуют значительных расходов, которые хотя и не отражаются на отчетной себестоимости перевозок, но с народнохозяйственной точки зре-ния и при сравнительных расчётах с другими видами транспорта не могут не учитываться.

Наименьшие расходы на содержание водных путей и гидротехни-ческих сооружений, приходящиеся на единицу транспортной работы, име- ют место на наиболее крупных и глубоководных магистралях. На таких ре-ках расходы на содержание водных путей не могут служить препятствием к использованию речного транспорта даже при наличии в регионе густой сети железных дорог.

На реках более мелководных и с ограниченными объёмами перевозок расходы на содержание пути могут составить гораздо более заметную удельную величину при пониженных капитальных вложениях в технический флот. В таких условиях затраты на содержание путевого хозяйства могут оказать существенное влияние на целесообразность широкого использования речного транспорта в регионах с хорошо развитой сетью железных дорог. Размеры водных перевозок в этом случае резко сокращаются и реки превращаются в подъездные пути к ближайшему пункту перевалки. На таких участках повышение даже незначительной глубины может оказаться экономически неэффективным. Возникают случаи, когда при небольших объёмах перевозок приходится снижать гарантированные глубины для сокращения расходов на выполнение землечерпательных работ.

Большие расходы несут организации водных путей и каналов на со-держание путевого хозяйства на каналах с большим количеством искус-ственных гидротехнических сооружений. Соединительные каналы имеют небольшую длину по сравнению с общей протяжённостью транзитного пу- ти, который они образуют и поэтому расходы, связанные с их прохождени- ем, распределяются между перевозками, выполняемыми на всём пути сле- дования груза.

Среди всех перечисленных способов преодоления природных препя-тствий самым существенным является коренная реконструкция рек, прев-ращение их посредством шлюзования в искусственные водные пути, по которым судоходство осуществляется в условиях подпертых бьефов. На шлюзованных участках рек постоянно поддерживаются габариты судового хода, достаточные для пропуска судов оптимальных типов, обеспечи- вающих минимальные расходы. При этом сокращаются затраты на содер- жание пути, так как потребность в производстве землечерпательных работ сохраняется только на подходных каналах к портам и в зонах выклинивания подпора, особенно в периоды сработки водохранилищ гидроэлектро- станциями или при регулировании ими суточных расходов воды.

Постройка плотин с судопропускными сооружениями превращает несудоходные участки рек в судоходные, изменяя тем самым схему внутрен-них водных путей. Кроме того, в подпертых бьефах скорости течения стано-вятся минимальными, что в целом оказывает положительное влияние на су-доходство (кроме буксировки леса в плотах).

Строительство одиночных гидроузлов позволяет сохранить реку ниже водохранилища в свободном состоянии. Улучшение судоходных условий ниже плотины достигается в результате попуска воды из водохранилища. Этот способ увеличения габаритов судового хода наиболее эффективен, чем выполнение землечерпательных и выправительных работ.

На искусственных водных путях перевозки выполняются с минима-льными эксплуатационными затратами, а содержание водных путей требует меньших расходов.

Вместе с тем, образование глубоководных водохранилищ с большой площадью зеркала изменяют ветро-волновой режим и условия судоходства на водных путях. Характеристика ветро-волнового режима – длина и высота волны, сила ветра, их повторяемость и обеспеченность – определяют требо-вания к прочности корпуса судов, вызывает непроизводительные простои по метеорологическим причинам, приводит к удорожанию стоимости причалов, возводимых на открытых побережьях водохранилищ, требует строительства оградительных сооружений портов.

Наличие гидроузлов вызывает дополнительные простои судов из-за шлюзования. При больших судопотоках, когда резервы пропускной спосо-бности шлюзов исчерпаны, возникают простои, связанные с ожиданиями прохождения судов и составов гидротехнических сооружений. Неравномер-ность подхода к шлюзам вызывает дополнительные простои транспортного флота в ожидании очереди, которые в ряде случаев во мно го раз превышают время, необходимое на процесс шлюзования. Низкие резервы пропускной способности шлюзов приводят к значительным потерям времени при прово-дке плотов, которые в соответствии с действующими правилами пропускают-ся через шлюзы в последнюю очередь.

Всё это позволяет сделать вывод, что для внутреннего водного тран-спорта остаётся всё меньше непреодолимых природных препятствий. В большинстве случаев они ограничивают возможности использования рек для судоходства. Преодоление природной среды для создания необходи-мых водных путей требует иногда крупных капитальных вложений.

Отсюда следует, что при современном уровне развития техники пре-одоление влияния природной среды является, прежде всего, экономичес-кой проблемой и сводится она к сопоставлению затрат, необходимых для организации и проведения работ, с эффектом, который будет получен в результате их выполнения. Поэтому перед принятием решения о развитии и реконструкции водных путей, освоения новых рек и проведения других мероприятий, направленных на улучшение транспортного обслуживания, недостаточно знать только природные факторы, которые препятствуют организации судоходства и которые необходимо устранить. Следует выя-вить и установить механизм влияния каждого отдельного фактора на пока-затели использования основных производственных фондов речного транс- порта и наметить экономически обоснованные мероприятия (сроки и оче-рёдность их выполнения), с помощью которых эти препятствия могут быть устранены с наименьшими единовременными и текущими затратами и в целом будет достигнут определённый народнохозяйственный экономичес-кий эффект.