CC BY
146
УДК 627.51:551.46(262.81)
П. И. Бухарицин, А. Р. Карасаева
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ КОЛЕБАНИЙ УРОВНЯ КАСПИЙСКОГО МОРЯ НА СУДОХОДСТВО И РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ СОСТОЯНИЯ ИНФРАСТРУКТУРЫ ВОДНЫХ ПУТЕЙ В ДЕЛЬТОВОЙ ЧАСТИ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Введение
Изучение графика многолетнего хода уровня Каспийского моря (рис. 1) позволяет выделить несколько характерных периодов: 1900-1929, 1942-1969 гг. - периоды относительно стабильного стояния (или умеренного снижения), 1930-1941 и 1970-1977 гг. - периоды резкого снижения, 1978-1996 гг. - период резкого повышения уровня моря. В целом за этот период уровень моря поднялся примерно на 2,5 м. В настоящее время уровень моря временно стабилизировался и колеблется (±15-20 см) у отметки минус 26,5 м. По прогнозам специалистов, ожидается понижение уровня моря [1-3].
Рис. 1. Колебания уровня Каспийского моря за период инструментальных наблюдений [4]
Судоходство относится к числу основных отраслей народного хозяйства, зависящих от колебаний уровня Каспийского моря. При регрессии моря происходит освобождение значительной площади суши, что негативно сказывается на судоходстве; при трансгрессии, наоборот, происходит развитие морского транспорта.
В связи с вышеизложенным в данной работе рассмотрено нынешнее состояние водных путей Астраханской области и предложены инженерные мероприятия по улучшению их состояния. К таковым относится строительство новых гидротехнических сооружений и реконструкция устаревших. К числу важнейших гидротехнических сооружений, которые положительно влияют на судоходство, относятся берегоукрепления (причалов, портовых терминалов, берегов рек и т. д.). Многие объекты инфраструктуры Астраханской области (промышленные предприятия, сельскохозяйственные, рыбохозяйственные организации) находятся в так называемой «прибрежной зоне риска», в том числе и порты Астраханской области, одним из которых является порт Оля.
Современное состояние судоходства
Основой водно-транспортной системы является Единая глубоководная система Европейской части России общей протяженностью 6,3 тыс. км. В нее входят глубоководные участки Волги (от Твери до Астрахани), Камы, Москвы-реки, Дона и межбассейновые глубоководные соединения - Московско-Волжское, Волго-Балтийское, Беломорско-Балтийское, ВолгоДонское. Составляя лишь 6 % от общей протяженности внутренних водных путей, данная система выполняет 2/3 всей перевозочной работы речного транспорта страны.
Основополагающий вопрос для судоходства - состояние внутренних водных путей, особенно Единой глубоководной системы Европейской части России. О резком ухудшении ситуации здесь говорят следующие факты: из-за недостаточных глубин у шлюза Кочетовского гидро-
узла на Нижнем Дону основной состав флота идет недогруженным на 20-25 %; в связи с нена-полнением Чебоксарского водохранилища до проектной отметки участок Нижний Новгород -Городец протяженностью 60 км большегрузные суда преодолевают за 2-3 суток; введение одностороннего движения судов на многих участках Волго-Балтийского канала (из-за сокращения дноуглубительных работ) привело к тому, что время кругового рейса Ярославль - Санкт-Петербург для танкеров за последние 3 года почти удвоилось; неудовлетворительное состояние направляющих причалов, шлюзов, ворот и плотин гидроузлов существенно увеличивает время шлюзования судов.
Все это создает реальную угрозу потери Россией Единой глубоководной системы как транспортной артерии. Параметры внутренних водных путей и судоходных гидротехнических сооружений, особенно межбассейновых каналов, находятся на критически допустимом для безопасного судоходства уровне. Ныне только 31 % гидросооружений соответствует нормам безопасности. Темпы ремонтно-восстановительных работ отстают от прогрессирующих процессов разрушения, что повышает вероятность техногенных катастроф. Даже на канале имени Москвы отдельные гидротехнические сооружения находятся в неудовлетворительном состоянии. По прогнозам ученых, если сегодня существенно не улучшить внутренние водные пути, то лет через десять Россия может лишиться внутреннего водного транспорта. От разделения Волги в районе Нижнего Новгорода на северный и южный бассейны, по оценке специалистов, нас отделяют 7-9 лет. Современное состояние инфраструктуры внутренних водных путей, находящихся в федеральной собственности, не позволяет эффективно использовать транспортный флот, снижает скорость продвижения грузов, ломает четкий график движения пассажирских судов [5].
В Каспийском бассейне (0,4 % грузооборота) на территории Астраханской области действуют три относительно крупных порта: совмещенный морской и речной Астраханский порт, Морской торговый порт Оля, Бузан-порт.
Значение судоходства для Астраханской области
Значимость судоходства в Астраханской области можно рассмотреть на примере порта Оля.
Морской торговый порт Оля (МТП Оля) проектируется и строится как крупный транспортный узел России международного значения на Каспии для обработки большой доли российского внешнеторгового и транзитного грузопотока международного транспортного коридора «Север - Юг» с выходом в страны Ближнего Востока и Персидского залива.
Проектируемые и строящиеся портовые мощности позволяют также обеспечить:
— грузовые перевозки водным путём с выходом в порты Азовского, Чёрного и Средиземного морей, порты Балтийского моря;
— выгодный для России международный транзит грузов, в том числе контейнерных, с использованием как водных, так и железнодорожных и автомобильных путей;
— обеспечение расширения объёмов внешней торговли России и Ирана;
— значительное сокращение времени доставки и удешевление контейнерных грузов направлений Западная Европа - страны Ближнего Востока и Персидского залива по сравнению с временем доставки по традиционным морским путям;
— обеспечение грузоперевозок стран СНГ и таможенного союза Россия - Казахстан -Белоруссия;
— обеспечение транспортировок грузов и нефти в связи с освоением нефтяных шельфов и месторождений Каспийского моря, в том числе шельфа Северного Каспия;
— геополитические интересы и преимущества России в странах бассейна Каспия, Ближнего Востока и Персидского залива.
В порту предусматривается перевалка грузов широкой номенклатуры экспортноимпортных направлений, доля которых составляет до 100 % общего грузооборота - 8 млн т.
В составе грузов преобладают:
— грузы нефтеналивного перегрузочного комплекса;
— экспортно-импортные контейнерные грузы;
— накатные (автопаромные) грузы и генеральные грузы;
— генеральные грузы открытого хранения;
— навалочные грузы навалочного перегрузочного комплекса.
Номенклатура перегружаемых грузов включает в себя нефть, дизельное топливо, бензин, мазут, металл, оборудование, пиломатериалы, промышленные и продовольственные товары, автомобили, строительные материалы, уголь, кокс, металлолом, минеральные удобрения, зерно, растительное масло и др.
В составе смежных видов наземного транспорта, перевозящих грузы между портом и отправителями (получателями), предусматривается использование железнодорожного и автомобильного транспорта, а также водного транспорта вверх по Волге с выходом в порты Азовского, Чёрного, Средиземного, Балтийского морей.
Для обеспечения железнодорожных перевозок грузов (в том числе транзитных) в порт и из порта Оля построена ветка железной дороги станция Яндыки - Порт Оля от железной дороги федерального значения Астрахань - Махачкала, связывающая через железнодорожные станции Астрахань и Аксарайская железнодорожные сети России и Казахстана.
Существующая припортовая железнодорожная станция Порт Оля с соответствующей инфраструктурой и проектами развития до 12 млн т грузооборота обеспечит грузоперевозки Первого грузового района порта Оля.
Доля участия железнодорожного транспорта в грузоперевозках порта составляет 85 % общего грузооборота [6].
Площадка Первого грузового района морского порта Оля находится на берегу рукава (рук.) Бахтемир и примыкает непосредственно с юга к селу Оля (Лиманский район Астраханской области). От жилой застройки села Оля до Каспийского канала протяженность берега составляет 1,9 км. Здесь, кроме существующих портовых объектов, размещаются две организации: ООО ПСКФ «Лиманское» и «Понизовье МДЦ», занимая 450 м береговой полосы. Ниже Каспийского канала вдоль берега рук. Бахтемир расположены нефтеналивной перегрузочный комплекс и перегрузочный комплекс навалочных грузов.
По рук. Бахтемир проходит трасса Волго-Каспийского канала, соединяющего Волгу с Каспийским морем. От Астрахани район объекта находится на расстоянии 88 км. От грузового района до выхода в море протяженность канала в нынешних условиях составляет 100 км.
По берегу рук. Бахтемир размещаются построенные в 1997-2003 гг. причалы № 3, 1, 2 морского порта Оля. Их протяженность составляет 470 погонных метров. В настоящее время причалы используются для перегрузки контейнеров, генгрузов и приема автомобильных морских паромов (суда Ро-Ро типа «Кристина») на линиях Россия - Иран, Россия - Туркменистан.
Ситуационное расположение Первого грузового района МТП Оля показано на рис. 2.
Территория района довольно ровная, с естественными отметками минус 25,5 - минус 24,5 м по Балтийской системе высот. К площадке примыкают бугры Бэра с максимальной отметкой минус 9,5 м. Пойменный берег ежегодно в половодье затапливается и находится под водой до трех месяцев. После спада воды в реке он медленно обсыхает и зарастает камышом.
На повышенных местах растет кустарник тамарикс. Вдоль русел ериков имеются узкие полосы так называемого ленточного леса, представленного в основном кустарником.
Климат района резко континентальный с сухим жарким летом и морозной ветреной зимой. Максимальная температура воздуха достигает +35...+40 °С. Абсолютный минимум составляет минус 32 °С. Осадки - 240-270 мм в год. Среднегодовая относительная влажность - 72-76 %.
В течение всех сезонов преобладают ветры восточного и западного направлений.
Продолжительность ледового периода в среднем составляет 102 дня. Максимальная -148 дней, минимальная - 56.
За период зарегулированного стока характерные уровни имели следующие отметки:
— минус 26,07 м - среднегодовой;
— минус 24,61 м - максимальный;
— минус 26,98 м - минимальный;
— минус 26,66 м - среднесуточный 98 % обеспеченности.
В период межени наибольшая скорость течения на Бахтемире составила 0,5-0,6 м/с, максимальная - порядка 1,0 м/с. В период половодья работают все водотоки. На Бахтемире скорость течения увеличивается в 2 раза и для средних значений составляет 1,06-1,14 м/с. Максимальная скорость течения достигает 1,51-1,56 м/с.
Русло рук. Бахтемир на участке грузового района стабильно на протяжении нескольких десятилетий. Территория берега сложена ильменными и аллювиальными отложениями, литологически представленными песками, супесями, суглинками и глинами, и подстилающими их хазарскими глинами и суглинками с прослоями песка. В ильменных отложениях встречаются погребенные слои илов.
Уровень грунтовых вод зависит от горизонта воды в рук. Бахтемир. По отношению к бетону грунтовые воды ильменных отложений сильно агрессивные для бетона на обычных марках цемента и неагрессивные для бетонов на сульфатостойких марках цемента.
Все причалы располагаются фронтально вдоль береговой линии. Три причала: № 5а, 10, 10б расположены в ковше базы портофлота, два причала: № 13, 14 расположены в ковше нефтеналивного терминала. Возведение причального фронта предусматривается в обе стороны от существующих причалов № 1, 2, 3, 4 на участке берега от села Оля до Каспийского канала.
Основные характеристики расчетных типов судов приведены в таблице [6].
Основные характеристики расчетных типов судов в селе Оля
Тип судна Основные характеристики
Г рузоподъемность, т Длина, м Ширина, м Осадка в грузу, м
Сухогруз «Валдай» пр. 1010 3950/4700 128,2 16,7 3,75/4,20
Сухогруз «Сормовский» -/3000 114,0 13,2 -/3,5
СТ 191 -/1840 86,15 12,2 -/2,9
Автопаром Ро-Ро пр. 61 -/4445 125,9 16,2 4,22/5,66
Ж.-д. паром «Дагестан» -/2200 154,47 18,3 -/4,5
Сухогруз «Волга» -/5000 140,0 16,7 -/4,52
Танкеры типа «Армада Лидер» 4516/6092 138,7 16,8 3,60/4,30
* В числителе приведены характеристики в реке, в знаменателе - в море.
Причальные сооружения. Берегоукрепление
Для доставки и отправки грузов водным транспортом в порту Оля построены грузовые причалы. Территория порта ограничена со стороны рук. Бахтемир берегоукреплением типа «вертикальная стенка» (одноанкерный больверк) и причалами общей протяженностью 1 128,1 м. Со стороны Каспийского канала в качестве защиты территорий от воздействия водных объектов предлагается берегоукрепление полуоткосного типа протяженностью 398,8 м.
Крепление типа «одноанкерный больверк» представляет собой шпунтовую стенку из металлического шпунта ПШС 45/150-3245 длиной 19,5 м, погружаемого до отметки минус
44,250 м, и длиной 17 м, погружаемого до отметки минус 41,750 м. Основные параметры конструкции определены расчетом по предельным состояниям согласно СН-РФ 54.1-68 «Указания по проектированию причальных набережных». Марка шпунта ПШС 45/150-3245 принята по расчетному изгибающему моменту М1расч = 74,3 тм и М2расч = 50,6 тм.
Сооружение полуоткосного типа представляет собой земляную дамбу, фронтальный откос которой укреплён сборными железобетонными плитами. Упором для откоса служит стенка из плоского железобетонного шпунта с монолитным шапочным брусом. Полуоткосное берегоукрепление представляет собой откос заложением 1 : 2,5, который опирается на шапочный брус вертикальной стенки (рис. 3). Отметка верха шапочного бруса минус 24,900 м определилась из условия возвышения низа шапочного бруса над строительным уровнем воды.
Рис. 3. Берегоукрепление полуоткосного типа
Вертикальная составляющая полуоткосного крепления запроектирована из стального шпунта ПШС 45/150-3245 длиной 6,5 м. По верху шпунта предусматривается устройство шапочного бруса из монолитного железобетона В25; Б150; W6. По всей длине шапочного бруса через 20...30 м проектом предусматривается устройство деформационных швов.
Крепление откоса принято из монолитного железобетона В25; Б150; W6 толщиной 15 см на основании расчета. Для предотвращения суффозии предусматривается устройство под железобетонными плитами обратного фильтра из слоя щебня фр. 5.20 мм толщиной 200 мм. По верху откоса предусматривается устройство колесоотбоя из монолитного бетона. Пазухи сооружения засыпаются крупнозернистым песком. Предусматривается обмазочная гидроизоляция бетонных поверхностей, соприкасающихся с землей, горячим битумом в два слоя.
Для предотвращения размыва дна акватории у причальной стенки винтами причаливающих судов дно акватории вдоль шпунтовой стенки крепится щебнем фракции 70.120 мм толщиной 800 мм и шириной 6,0 м.
Заключение
Водный транспорт не занимает лидирующего положения в российских водных коммуникациях, однако играет очень большую роль в экономике России, которая имеет множество выходов к морям и обладает разветвленной сетью речных путей и озер, и, несомненно, в экономике Астраханской области.
Порт Оля является главным портом России на Каспийском море и включает в себя причалы и рейды для нефтеналивных и сухогрузных судов, деятельность которых связана с осуществлением транспортного процесса на морском транспорте в Российской Федерации. Именно поэтому разработка инженерных мероприятий по защите припортовой инфраструктуры очень важна. В настоящее время продолжается освоение прибрежной зоны и расширение порта Оля,
строятся новые причалы и терминалы. В результате постоянной нестабильности уровня Каспийского моря в будущем возможно либо его повышение, либо понижение. Следствием этого будет или затопление, или, наоборот, обсыхание прибрежной территории, что приведёт к нарушению бесперебойной круглогодичной и круглосуточной работы порта. В целях предотвращения негативных факторов для судоходства при трансгрессии моря в данной работе предложены инженерные мероприятия по защите припортовой инфраструктуры.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бухарицин П. И., Политов С. А., Лукьянов Ю. С. Влияние колебаний уровня Каспийского моря на экономическое развитие приморской части Астраханской области // Тр. Гос. океанограф. ин-та. Вып. 211. Исследования океанов и морей. - М., 2008. - С. 460-466.
2. Бухарицин П. И. Задачи обеспечения гидрометеорологической безопасности в бассейне Нижней Волги и Северного Каспия // Материалы Всерос. науч.-практ. конф. «Водные ресурсы Волги: настоящее и будущее, проблемы управления», г. Астрахань, 3-5 октября 2007 г. - Астрахань: Изд. дом «Астраханский университет», 2007. - С. 227-230.
3. Бутаев А. М. Каспий: загадки уровня. - Махачкала: Изд-во ДГУ, 1998. - 70 с.
4. Малинин В. Н. Проблема прогноза уровня Каспийского моря. - СПб.: Гидрометеоиздат, 1994. - 160 с.
5. www.vesenni.ru. Экономика и управление на предприятии водного транспорта.
6. Корректировка Схемы первого грузового района Морского торгового порта Оля. Проектная документация / Астраханский филиал ЗАО «ДАР/ВОДГЕО»; главный инженер проекта Коростилёв А. Д. -02/10-А-ПЗ. - Астрахань, 2010.
Статья поступила в редакцию 7.05.2010
ESTIMATION OF THE INFLUENCE OF LEVEL FLUCTUATIONS OF THE CASPIAN SEA ON NAVIGATION AND DEVELOPMENT OF ACTIVITIES ON THE IMPROVEMENT OF THE CONDITION OF THE INFRASTRUCTURE OF WATERWAYS IN THE DELTA OF THE ASTRAKHAN REGION
P. I. Bukharitsin, A. R. Karasaeva
According experts’ forecasts, the fall of the level of the Caspian Sea, which has been recently stabilized on the mark - minus 26.5 m. on the coast of the Russian Federation, is expected. The modern condition of waterways of the Astrakhan region is considered due to the fact that navigation belongs to basic branches of the national economy, depending on fluctuations of the sea level. It is noticed that many objects of the infrastructure of the Astrakhan region, such as industrial enterprises, agricultural and fishing organizations, and ports, including the port Olya, are situated in so-called "coastal zone of risk". It is offered to apply bank protection of half-slope type as means to protect the given territories from the influence of waters of the Caspian Sea. It is a levee, which frontal slope is strengthened by precast concrete slabs.
Key words: the Caspian Sea, navigation, waterways, the Astrakhan region, infrastructure.
