Введение к работе
Актуальность проблемы. Будущее речного транспорта России неразрывно связано с развитием хозяйства Сибири, Якутии и Дальнего Востока. Там, на огромных пространствах с колоссальными запасами нефти, газа и угля, металлов и других полезных ископаемых и при отсутствии развитой сети железных дорог речной транспорт незаменим для перевозок массовых грузов. При этом важную роль играют малые реки, многие из которых по своей протяженности и водности не уступают магистральным водным путям европейской части страны.
При транспортном освоении малых рек и проведенні на них путевых работ эти водотоки нельзя рассматривать только как транспортный путь, но и учитывать, что малые реки и их водосборные бассейны являются источниками водоснабжения, а также основным! компонентами ландшафта, имеющими большое значение для экологического благополучия прилегающих земель. Ранимость природы на малых реках заставляет особенно вдумчиво относиться к природоохранным мероприятиям при выполнении дноуглубительных & выправительных работ по поддержанию или увеличению пропускной способности пути.
Методы проектирования дноуглубительных и выправительных работ были созданы в основном для магистральных рек, на основе требований,, которые предъявлялись к ним в 50-60 - е годы, Количество и состав этих требований сейчас значительно изменился. Кроме того, характерной особенностью малых рек является большее еоз -действие дноуглубительных и выправительных работ на русловые процессы по сравнению с магистральными реками.
Наблюдаемое сейчас заметное сокращение финансирования путевых работ и связанное с ним уменьшение технических средств и трудовых ресурсов ставит в разряд актуальных задачи проектирования дноуглубительных и Еыправительннх работ как на магистральных, так и на малых реках.
Актуальность работы подтверждается утвержденными программами развития и освоения малых рек Сибири и Саха-Якутии.
Цель работы и задачи исследова -ний. Целью работы является разработка методов проектирования путевых работ на малых реках с учетом их гидрологических, эколо-
гических и судоходных условий.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить сле
дующие задачи: '
оценка резервов увеличения габаритных размеров судового хр-да;
совершенствование методов определения поля осредненных по глубине и донных скоростей течения и положения уровня свободной поверхности вода;
повышение устойчивости дноуглубительных прорезей;
разработка методов проектирования и повышение роли отвалов грунта в стабилизации руслового процесса;
усовершенствование гидравлического обоснования выправителышх сооружений с учетом их многоцелевого назначения и повышенной, по сравнению с магистральными реками, степенью их влияния на скоростной и уровенный режимы потока;
оценка влияния технологий производства дноуглубительных и выправителышх работ на экологические условия малых рек.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана универсальная методика оценки возможностей увеличения габаритных размеров судового хода, учитывающая достигнутый уровень выполнения путевых работ на реках России, допустимое понижение уровней воды и которая применима как к однорукавным , так и к многорукавным участкам рек;
впервые предложен и апробирован способ активного повышения устойчивости прорезей не только за счет переуглубления, но и за счет создания условий для удаления наносов за пределы прорези на-носорегулируюшими траншеями и донными порогами;
достигнуто усовершенствование методов построения планов течений и положения свободной поверхности на основе решения плановой задачи гидравлики, а для участков деления и слияния речных потоков и поворотов за счет более корректного использования гипотезы Рейхардта-Коновалова при наличии двух и более преимущественных направлений течения и определения коэффициента турбулентного обмена непосредственно из уравнений планового движения без использования корректива импульса трения, приводивший ранее мо -,дели подобного типа к определению положения свободной поверхности, по-существу, к одномерному подходу;
получены эмпирические зависимости, описывающие водоворотные ібласти в районах установок полузапруд и продольных сооружений а основе натурных и лабораторных исследований и при этом иссле-;ован" диапазон изменения отношений ширины к глубине русла до !50, что соответствует условиям не только малых рек;
впервые разработаны алгоритмы проектирования полузапруд и апруд на основе решения плановой задачи гидравлики, учитывающие х комплексное назначение;
предложена новая методика построения плана донных течении , оторая в отличие от прежних может быть использована для рек, кме-щих отношение ширины к глубине не до 20, а до 250;
впервые специально для земснарядов - землесосных и многочер-аковых, - разработана методика оценки повышения мутности при про-зводстве дноуглубительных работ и возведении выправительнкх со-ружений с помощью земснарядов;
разработан алгоритм расчета гранулометрического состава гру-та в отвалах в русло реки;
предложен оригинальный графоаналитический способ проектиро-ания продольных сооружений в узлах слияния потоков в виде итре-:к;
дополнен алгоритм оценки эксплуатационных резервов пропускай способности существующих габаритных размеров судового хода, эзволяющий выборочно в течение навигации с меньшими трудовыми зтратами выдерживать график дифференцированной гарантии глубин.
Практическая ценность работы состоит в эм, что предложенные в комплексе методы проектирования дноуглу-ітельшх работ позволяют повысить качество и обоснованность зинятия технических решений и эффективность использования тех -іческих средств по улучшению судоходных условий на малых реках.
Реализация результатов работы. )едложенные в работе рекомендации использованы при проектных юработках транспортного освоения ряда рек Сибири. В Ленском іссейне: Киренга, Жуя, Чара, Мая; в Енисейском бассейне: Б.Пит, 'рейка, Б.Енисей, Бельмо; в Обском бассейне: Чулым, Чузик, Ба-іган, Чижапка, Катунь; в Обь-Иртышском бассейне малые реки не-'вгазоносных районов Западной Сибири: Аган, Тромъеган, Колек-ан и др. Рекомендации по повышению устойчивости судоходных пробей внедрены на перекатных участках рек Катунь, Абакан, Курей-
ка и.Обь. При этом-объем дноуглубительных работ на этих участках сократился на 462,8 тыс.м3 грунта. Коренное улучшение судоходных условий выполнено в узлах слияния рек Ангары и Енисей, Абакан и Енисей, Чулым и Обь, Бия и Катунь, перекатах Пангинский и Альмяковский р.Чулым, Ленские "Щеки" р.Лены, Фошнском узле реки Оби. Методики построения планов течения использовались при выполнении многих научно-исследовательских работ, выполненных-на кафедре водных путей и гидравлики ІІГАВТ, в Государственном гидрологическом институте и Павлодарским филиалом института "Союз-гипросовхоз".
Наиболео массовое внедрение нашли рекомендации автора по ощ нке влияния дноуглубительных работ на экологические условия рек, вошедшие в нормативный документ "Временные указания по оценке повышения мутности при землечерпательных работах, проводимых для обеспечения транзитного судоходства на реках и учету её влияния на качество воды и экологию гидробионтов".
Апробация работы
Результаты исследований неоднократно докладывались на про -фессорско-преподавательских и производственных конференциях ШИВТа (1975-82, 1984-90, 92, 93 гг.), всесоюзных конференциях по закономерностям проявления эрозионных и русловых процессов (г, Москва, МГУ, 1981, 1983, 1987 гг., Новосибирск, 1992 г.), Всесоюзной конференции по динамике и термике рек, водохранилищ и ок -раинных морей (г. Москва, ИВП, 1989 г.), конференции по пробле -мам водных ресурсов дальневосточного экономического района и Забайкалья (г. Владивосток, ДВНИГМИ, 1988 г.), межреспубликанских совещаниях по совершенствованию путевых работ (г. Чрдхоу, 1989г., г.Ленинград, 1990 г., г.Гомель, 1991 г., г.Новосибирск, 1992 г.), на технических советах Енисейского, Ленского, Иртышского и Обского бассейнов, на Сибирской конференции по прикладной и индустриальной математике, посвященной памяти лауреата Нобелевской премии Л.В.Канторовича (г.Новосибирск, 1994 г.).
Кроме того, отдельные рекомендации автора изложены в учебных пособиях В.В.Дегтярева УПроектирование и эксплуатация выпра-вительных сооружений на внутренних водных путях". - М.: Транс -порт, 1981, 224 с, и"Улучшение судоходных уачовий сибирских рек'
- Li.:Транспорт, 1987, - 176 с, а также е учебнике Ч.В.Дегтярева "Охрана окружающей среды" - М.: транспорт, 1989, - 208 с.
Публикации
По результатам исследований автора по теме диссертации опубликовано 16 печатных работ.
Структура и объем работы