CC BY
20Список литературы
[1] Беркович К.М. Влияние русловых карьеров и гидроузлов на судоходные условия рек // Информационный сборник «Наука и техника на речном транспорте» / К.М. Беркович - М.: Межвузовский научно-координационный совет по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов”, 2000. - 52 с.
[2] Гришанин К.В. Водные пути // Учебник для ВУЗов / К.В. Гришанин, В.В. Дегтярев, В.М. Селезнев - М.: Транспорт, 1986. - 400 с.
[3J Технический отчет. Обоснование увеличения глубины судового хода р. Волги на участке Н. Новгород - Балахна (договор с АО «Волга-флот» № 214291). - Н. Новгород, ВГАВТ, 2001.
INFLUENCE OF PARAMETERS NAVIGABLE PROREZI ON KINEMATICS OF A STREAM
Y. E. Voronina
Influence ofparameters of cross section of the river on the bed condition. Examples of distribution of the charge on sections typical rifts of the rivers Volga and Oka are considered. The estimation of change of the charge of water in limits of cut is executed.
УДК 556.537:502
Ю. Е. Воронина, к. т. н., старший преподаватель, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5, yulez@yandex.ru.
СУДОХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ РЕК И ПОСЛЕДСТВИЯ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА РЕЧНОЕ РУСЛО
Исследованы последствия интенсивного преобразования человеком природы, их влияние на основной параметр русла реки - глубину судового хода. Рассмотрены примеры углубления ряда рек и отмечены негативные последствия данного вмешательства.
Природу в целом и ее составную часть - речную систему, можно рассматривать как совершенную саморегулирующуюся систему, которая способна путем внутренней перестройки продолжать выполнение своих функций при ограниченных изменениях внешних условий, в которых она развивается» [1]. Исследуя реку в межень, можно всегда наблюдать воздействие на поток глубоких плесов и массивных скоплений песка (перекатов).
Судоходное состояние рек в основном определяется поддерживаемыми на них габаритными размерами судового хода, среди которых главенствует глубина судового хода.
В прошлом, при отсутствии дноуглубительного технического флота обеспечение судоходства ограничивалось лишь минимально необходимым для судоходства составом путевых работ, состоявших в указании границ и направлении судового хода навигационными знаками и в очистке судового хода от случайных препятствий - камней, карчей и т.п. На ранних этапах развития речного транспорта габариты судов были невелики, что сказывалось и на их грузопровозной способности. Размеры судов предопределяли гарантированные габариты судового хода, которые даже на крупных реках имели незначительные размеры.
Планомерное развитие речного флота и пополнение его большегрузными судами требует синхронного увеличения габаритов пути, в ряде случаев сопровождающегося существенным изменением параметров русла и гидравлики потока.
Вторая половина XX века ознаменовалась интенсивным преобразованием человеком природы. В числе объектов антропогенного воздействия видное место занимают реки. По естественным габаритам русла даже крупные реки не пригодны для плавания современных большегрузных судов и составов. В этой связи по мере увеличения грузоподъемности флота усилия человека были направлены на углубление многочисленных перекатов, спрямление крутых извилин. Для достижения поставленных целей велись и ведутся интенсивные дноуглубительные работы, которые не могут не сказаться на речной системе в целом. Значительное увеличение объема землечерпания для обеспечения нормированных глубин объясняется интенсивными русловыми переформированиями как естественного происхождения, так и спровоцированными дноуглубительными работами.
В ряде случаев интенсивные дноуглубительные работы существенно изменили параметры русел рек, превратив их в «неоформленные каналы». Происходит так называемое «канализирование» русла реки. При грамотном подходе канализирование русла благотворно влияет на провозную способность флота, повышая ее. Однако, из-за недостаточно разработанного расчетного обоснования интенсивные мероприятия по увеличению глубин нередко сопровождались негативными последствиями: значительной посадкой уровня воды в реке, снижением уровня фунтовых вод на пойме, непредсказуемыми деформациями самого русла.
Поддержание планомерно увеличиваемых нормируемых габаритов на судоходных реках обеспечивается, как правило, большими объемами путевых работ и в первую очередь, дноуглублением. На водных путях страны работают сотни земснарядов, причем техническая производительность большинства из них находится в пределах от 300 до 1000 м3/ч, а максимальная производительность речных снарядов доведена до 2500 м3/ч. Наличие такого мощного технического флота обусловливает необходимость совершенствования и, в частности, математизации способов планирования и организации путевых работ.
Как показывает практика путевых работ современные габариты пути на ряде рек еще достаточно далеки от глубин, которые могут существенно влиять на гидравлику потока. При этом, чем больше водность реки (средний и минимальный расход воды), тем разрыв между существующими и предельно допустимыми габаритами пути больше. Однако создание единых глубоководных бассейновых и межбассейновых систем нередко ставит задачу повышения габаритов пути на отдельных реках, приближающихся к предельно допустимым.
Единая глубоководная система Европейской части России является уникальным воднотранспортным комплексом и играет исключительно важную роль как в работе внутреннего водного транспорта, так и в транзитном международном судоходстве.
Антропогенному воздействию подвержено большинство рек, а последствия такого вмешательства ярко выражены на Нижней Оке (Дзержинск - Н. Новгород), р. Волге (Городец - Н. Новгород), р. Белой (Уфа - Груздевка), р. Лене (Усть-Кут - Киренск).
На р. Белой, как и на других судоходных реках Европейской части России, трансформация русла происходила в ходе развернутой с начала 1950-х гг. добычи в качестве строительных материалов песков, песчано-гравийных смесей и галечников, относящихся к современным руслообразующим наносам и русловым отложениям [2]. Кроме того, на протяжении десятилетий выполнялись дноуглубительные и выправи-тельные работы, направленные на увеличение глубин судового хода (рис. 1).
На участке средняя гарантированная глубина увеличилась на 40 см. Это, по-видимому, является эффектом дноуглубительных работ. Однако из графика видно, что условные отметки проектного уровня снизились. Происходит понижение уровня воды в результате углубления перекатов, а как следствие - происходит превращение русла в неоформленный канал.
Аналогичная ситуация наблюдается и на реке Лене (рис. 2). Проектный уровень в течение многих лет оставался неизменным несмотря на понижение гребней перекатов, что позволяло достигать роста глубин. Однако, при почти двукратном увеличении гарантированной глубины (со 120 см до 220 см) проявилось понижение уровня воды. Для нормализации соотношения глубина - проектный уровень с нормируемой обеспеченностью, появилась необходимость понижения проектного уровня. В итоге, понижение отметки дна на 40 см (с 1975 по 1978 гг.) позволило увеличить транзитную глубину лишь на 10 см (с 210 до 220 см).
Лимитирующим судоходство на всей ЕГС является шлюз 15-16 Городецкого гидроузла и примыкающий к нему перекатный участок до Нижнего Новгорода. На перекатах р. Волги (участок Городец- Н. Новгород) происходит планомерное увеличение гарантированной глубины (табл. 1).
Условные
1960 1370 10ВО 1990 2000 Годы
Рис. 1. Изменение отметок проектного уровня и проектного дна за многолетний период на реке Белой
Таблица I
Рост гарантированной глубины на реке Волга (участок Городец - Н. Новгород)
Год 1950-1956 1957-1960 1961-1962 1963-1964 1965-1966 1967-1969 1970-2002
Гарантированная глубина ТГ, м 2,6 3,0 3,2 3,25 3,35 3,4 3,5
Условные отметки, см
”0" графика- -
-40--
-80--
-120--
-160
-200--
р. Лена
Усть-Кут - Киренск
1940
Ьпр=120
130
155
А)
1В0
180
проектный уровень
210
\
220
проектное дно
1950
1970
1980
1890
I в-2000 г0ДЫ
Рис. 2. Изменение отметок проектного уровня и проектного дна за многолетний период на реке Лене
Если в 1957 г. проектная глубина выдерживалась в течение 18 часов в сутки, то в настоящее время - не более 2-3 часов. Значительного увеличение глубин спровоцировало посадку уровня воды до 90 см. Обеспеченность проектного уровня снизилась до 50 %. Эта ситуация последнее десятилетие периодически парализует транзитное плавание не только большегрузных судов и составов, но и современных четырехпалубных пассажирских теплоходов.
Значительная посадка уровней воды наблюдается и на реке Рейн (в Германии) [3]. В иностранной гфактике при борьбе с понижением уровня возводятся системы специальных дамб, стесняющих русло, или производится подпитка потока сыпучим материалом.
Из приведенных примеров достаточно четко прослеживается, что до определенного предела понижение отметок гребней перекатов сопровождается равнозначным ростом глубин. Затем возникает необходимость учета начавшейся посадки уровня воды - понижением отметок проектного уровня, снижающего эффект от дноуглубления.
Этот момент отвечает достижению гидравлически допустимых глубин. Далее предпринимаемое понижение отметки гребня переката будет обеспечивать все меньший фактический прирост судоходной глубины. В ходе этого русло канализируется -происходит сглаживание различий в глубинах плесовых лощин и перекатов.
Обоснование максимально допустимой судоходной глубины позволит, с одной стороны, раскрыть до конца все возможности речного потока и, с другой стороны, определить экономическую целесообразность обеспечения максимальной глубины посредством землечерпания и выправления.
Список литературы
[I] Барышников Н.Б. Гидромеханический анализ турбулентного руслового потока.// Уч. Пособие./ Н.Б. Барышников- Л.: Ленинградский политехнический институт, 1985. - 83 с.
[2] Беркович K.M. Антропогенные деформации русла реки Белой.// Сборник статей «Эрозия почв и русловых процессов». Вып. 13. Под ред. Профессора Чалова P.C. / K.M. Беркович, Л.В. Злотина, Л.А. Турыкин - М.: 2001. - С. 184-202.
[3] Отчет по научно-исследовательской работе «Проведение разработок в области гидросооружений и водных путей с Федеральным институтом Водного строительства (Германия)». - Н. Новгород, 1998. - 49 с.
NAVIGABLE CONDITION OF THE RIVERS AND CONSEQUENCES OF ANTHROPOGENOUS INFLUENCE ON A
RIVER CHANNEL Y. E. Voronina
Consequences of intensive transformation by the person of the nature, their influence on parameter of a channel of the river - depth are investigated. Examples of a deepening of the rivers are considered, negative consequences of the given intervention are marked.
УДК 556.535.2
Н. В. Железнова, к. т. н., доцент, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.
ОБОСНОВАНИЕ СХЕМ ДОСТАВКИ ГРУЗОВ С ОТГРУЗКОЙ-ПАУЗКОЙ ДЛЯ УЧАСТКОВ С ПЕРЕМЕННЫМИ ГЛУБИНАМИ
В данной статье рассмотрены возможные варианты работы судов по варианту с
отгрузкой-паузкой, применительно к участку р. Волги НН ГЭС - Н. Новгород.
Наличие переменных глубин характерно практически для всех незарегулирован-ных рек. На зарегулированных реках переменные глубины наблюдаются как правило при переходе с магистральных водных путей на боковые реки и наоборот. На р. Волге перепад гарантированных глубин на участке Н. Новгород - Городец обусловлен неполным наполнением Чебоксарского водохранилища, при этом лимитирующим с точки зрения гарантированных глубин является только участок водных путей протяженностью 54 км. В условиях переменных глубин перед эксплуатационным аппаратом судоходных предприятий ставится проблема выбора из двух альтернатив.
Первая альтернатива - это максимальное использование грузоподъемности судов, осуществляющих перевозки грузов с проследованием через названный участок. Следует отметить, что улучшению использования флота по грузоподъемности неминуемо сопутствует не только увеличение продолжительности оборота, но и ухудшение его структуры.
Вторая альтернатива - это стремление в максимальной мере сократить всякие дополнительные простои судов, и здесь единственный выход — это загрузка судов на всем маршруте следования от пункта отправления до пункта назначения исходя из условий, продиктованных лимитирующими глубинами.
Нами предлагается при решении данной задачи в компактной форме выразить зависимость схемы использования флота от условий судоходства в виде нижеприведенной зависимости (1).
