Коренное улучшение судоходных условий на свободных реках заключается в создании выправительной трассы с устойчивым судовым ходом, имеющим заданные габариты пути и удовлетворяющим требованиям безопасности судоходства.
К коренному улучшению судоходных условий относятся следующие виды работ:
– отторжение побочней; удаление береговых выступов и печин, отклоняющих поток от ведущего берега трассы и способствующих отложению наносов на судовом ходу;
– перенос судового хода в другой рукав на разветвленном участке; спрямление пойменных извилин; подрезки выпуклых берегов для увеличения радиуса поворота судового хода и выполнение работ, обеспечивающих сохранность этих подрезок на реках с песчаным руслом;
– намыв грунтовых дамб и продольных берегозащитных сооружений;
– увеличение гарантированной глубины и/или гарантированной ширины судового хода;
– строительство выправительных сооружений долговременного срока действия;
– скалоуборочные работы на транзитном судовом ходу.
Коренное улучшение затруднительных участков судоходных рек осуществляется обычно комплексом дноуглубительных и выправительных работ. На малых реках затруднительные участки могут эффективно улучшаться в результате проведения выправительных работ. На крупных судоходных реках коренное улучшение затруднительных участков зачастую достигается с помощью эксплуатационных и капитальных дноуглубительных работ.
В качестве выправительных сооружений на больших реках применяются преимущественно грунтовые сооружения как с укрепленной, так и с неукрепленной поверхностью. При возведении грунтовых сооружений стремятся использовать грунт, извлекаемый из капитальных дноуглубительных прорезей.
На судоходном плесе работы по коренному улучшению следует проводить одновременно на небольшом количестве затруднительных участков. В первую очередь коренному улучшению подлежат такие участки, где при значительных объемах ежегодных дноуглубительных работ не удается достигнуть устойчивого положения судового хода с заданными габаритами пути. К числу первоочередных объектов для улучшения судоходства относятся также участки, где необходимо вмешаться в русловой процесс, чтобы изменить его в благоприятном направлении.
Проект коренного улучшения должен охватывать весь затруднительный участок и осуществляться в возможно короткие сроки (в один – два года). Количество затруднительных участков, планируемых ежегодно для коренного улучшения, зависит от объемов работ на них и наличия необходимых технических средств.
При составлении проекта коренного улучшения следует оценить влияние работ по улучшению данного участка на состояние смежных участков, даже если они в настоящее время не представляют значительных затруднений для поддержания глубин.
Изменение режима вышележащего участка может произойти вследствие изменения отметок свободной поверхности на улучшаемом участке (изменений уклонов). Изменение режима нижележащего участка может произойти вследствие перемены положения динамической оси потока на улучшаемом участке и вследствие изменения тракта движения русловых наносов.
Разработка проекта коренного улучшения затруднительного участка должна осуществляться на специально поставленных русловых исследованиях и выполняться на основании детального анализа планового материала по участку за многолетний период, сведений о глубинах, объемах дноуглубительных работ, аварийности и т.д.
В результате обработки и анализа собранных данных должны быть установлены:
– характер затруднений, испытываемых судоходством на данном участке;
– причины затруднений для судоходства;
– общие тенденции руслового процесса на участке;
– интенсивность русловых переформирований (скорости перемещения побочней и кос, скорость смещения береговой линии и т.д.);
– причина недостаточной устойчивости прорезей и повторности дноуглубительных работ.
Собранные материалы должны содержать исходные данные для выполнения гидравлических расчетов, а по наиболее сложным участкам – данные для лабораторных исследований и математического моделирования характеристик движения воды и транспорта наносов.
Проект коренного улучшения затруднительного участка должен разрабатываться для нескольких вариантов. Если на участке возможен только один вариант коренного улучшения судоходных условий, то результаты проектирования необходимо сопоставить с вариантом эксплуатационного дноуглубления на существующем судовом ходу.
Разработанные варианты должны сравниваться между собой:
– по условиям судоходства;
– по материалам оценки устойчивости судового хода;
– по объемам и стоимости работ.
Оценка устойчивости судового хода должна производиться на основе анализа русловых переформирований, построения планов течения и расчетов русловых деформаций, а также по результатам лабораторных исследований и математического моделирования.
При разработке вариантов коренного улучшения судоходных условий на участке, в частности, при выборе планового расположения судового хода и выправительной трассы, а также при компоновке закрепляющих трассу сооружений, следует принимать во внимание условия движения потока в паводок при затопленной пойме. Необходимо, чтобы оси судового хода и выправительной трассы по возможности не составляли значительных углов с направлением паводкового потока.
Ширина и минимальный радиус кривизны выправительной трассы определяются путем гидравлического расчета, выполняемого при проектном уровне воды, или на основе эмпирических связей, установленных при анализе руслового режима реки на данном судоходном плесе. Ширина и минимальный радиус кривизны выправительной трассы должны соответствовать заданной гарантированной глубине на плесе.
Отметки гребней полузапруд определяются для случая их работы в затопленном состоянии. В качестве расчетного уровня в данном случае принимается уровень воды, при котором полузапруды начинают заметно перераспределять расходы воды по ширине русла. Для сооружений меженного действия таким уровнем обычно считается уровень руслоформирующего расхода.
Отметки гребней высоких полузапруд, регулирующих паводковый поток, следует рассчитывать при уровне, соответствующем высоте пойменных бровок.
Применяемые в большинстве случаев варианты конструкции запруд не позволяют иметь на них большие перепады уровней воды (более 0,5–0,6 м). Поэтому запруды, как правило, представляют собой сооружения меженного действия и должны рассчитываться при уровне, отвечающем руслоформирующему расходу воды.
При проектировании выправительной трассы и судового хода следует заботиться о том, чтобы средняя скорость течения не изменялась в больших пределах по длине реки в границах выправляемого участка. Недопустимо резкое местное сжатие потока, так как ниже участка возрастания скоростей неизбежно следует их снижение, где будет происходить отложение наносов. Увеличение скоростей против бытовых, даже в начальный период работы выправительных сооружений, не должно быть значительным.
3.2. Схемы коренного улучшения
затруднительных участков
В прямолинейных и слабоизогнутых однорукавных руслах с песчаными побочнями преобладают перекатные участки; в меандрирующих руслах рек – сильно извилистые участки; в разветвленных руслах – пойменные и русловые разветвления; в руслах с неразмываемыми грунтами – участки с каменистым и скальным дном.
Наиболее часто встречающиеся затруднительные участки образуют следующие четыре основные группы.
Первая группа затруднительных участков
Первая группа – перекатные затруднительные участки с недостаточными для судоходства глубинами, расположенные в прямолинейных и слабокриволинейных руслах, где меженное русло не всегда расположено у высокого ведущего берега.
В этой группе чаще всего встречаются:
– затруднительные участки с группой перекатов, разделенных короткими плесовыми лощинами;
– отдельные затруднительные перекаты с развитой затонской частью, россыпи и сложные перекаты.
Основные мероприятия по коренному улучшению судоходных условий на таких затруднительных участках заключаются в следующем:
– создание удобного судового хода с устойчивым его положением в плане путем углубления перекатов, улучшения подходов к ним и ликвидации свальных течений;
– обеспечение устойчивых морфологических элементов переката закреплением, а при необходимости и повышением отметок песчаных побочней для замедления их перемещения и уменьшения повторности дноуглубительных работ;
– разработка нового судового хода вдоль ведущего берега путем отторжения побочней с ликвидацией вредного влияния затонской части и свальных течений.
В условиях выборочного выправления затруднительных участков при проектировании коренного улучшения для судоходства, прежде всего, учитывается общее направление судового хода, выбранное при составлении перспективной схемы улучшения судоходных условий реки.
На затруднительном участке, состоящем из группы перекатов, разделенных короткими плесовыми лощинами, необходимо установить положение ведущего берега и уточнить направление выправительной трассы. Обычно ведущим является коренной берег или высокий и трудноразмываемый пойменный берег, вдоль которого проходит динамическая ось потока во время весеннего половодья.
На затруднительных участках, где выправительная трасса и судовой ход расположены вдоль коренного берега, коренное улучшение судоходных условий заключается в разработке у этого берега капитальных прорезей для отторжения побочней и к возведению у пойменного берега выправительных сооружений. Эти сооружения закрепляют границы трассы, перекрывают лишние емкости русла, ликвидируют свальные течения и обеспечивают устойчивое положение судового хода и выправительной трассы при меженных уровнях воды.
На переходных участках русла от одного ведущего берега к другому, где направление выправительной трассы и судового хода не совпадает с динамической осью потока в половодье, целесообразно закреплять трассу преимущественно высокими сооружениями, чтобы повлиять на направление движения потока при низких и высоких уровнях воды. Таким образом, удается обеспечить устойчивое положение судового хода.
Применение сооружений меженного и весеннего регулирования позволяет эффективно использовать энергию речного потока при разных уровнях для обеспечения заданных габаритных размеров судового хода с минимальными затратами на коренное улучшение затруднительного участка и на эксплуатационное дноуглубление в последующий период.
На перекатах с затонской частью динамическая ось весеннего потока обычно проходит вдоль верхнего побочня, через гребень переката и вдоль нижнего побочня, т.е. по кратчайшему расстоянию между верхней и нижней плесовыми лощинами. В этот период времени поток размывает корыто переката вблизи нижнего побочня.
При понижении уровней картина русловых деформаций меняется. Вследствие косого расположения гребня переката течение приобретает веерообразный характер с явно выраженным свальным течением из верхней плесовой лощины в затонскую часть (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Схема движения речного потока и судов на перекате
с развитой затонской частью
С течением времени состояние перекатов с затонской частью обычно ухудшается. Верхний побочень сползает вниз по течению быстрее, чем нижний. Это приводит к возрастающему искривлению меженного судового хода. На последней стадии развития становится целесообразным отторжение нижнего побочня капитальной прорезью.
На перекатах с затонской частью коренное улучшение судоходных условий заключается в смещении динамической оси потока на спаде половодья от побочней к середине реки, а также в обеспечении плавного и сосредоточенного движения потока из верхней плесовой лощины через гребень переката в нижнюю плесовую лощину. Схема расположения выправительных сооружений меженного регулирования для коренного улучшения переката с развитой затонской частью и низкими побочнями приведена на рис. 3.2.
Рис. 3.2 – Полная схема расположения сооружений на перекате с развитой затонской частью и низкими побочнями:
Bт – ширина выправительной трассы, 1, 2 – основные полузапруды,
3–6 – вспомогательные полузапруды
Перекаты типа россыпи обычно характеризуются трудноразмываемым дном и слабыми грунтами берегов. Динамическая ось потока занимает неустойчивое положение в весенний и меженный периоды времени, особенно на прямолинейных участках. При этом нередко динамическая ось потока весной проходит вдоль одного берега или в середине русла, а в межень она располагается вдоль другого берега. Кроме того, положение динамической оси весеннего потока меняется с годами в зависимости от их водности и общего хода руслового процесса на перекате.
Основной задачей коренного улучшения таких перекатов является сосредоточение потока на спаде половодья вдоль судового хода у ведущего берега для обеспечения транзитного движения наносов из верхней плесовой лощины в нижнюю. С этой целью обычно возводят полузапруды. Для ускорения углубления переката сначала разрабатывают дноуглубительную прорезь, нередко криволинейного очертания вдоль ведущего берега, а грунт из отвала, по возможности, используют для создания побочня у противоположного берега.
Особенностью сложных перекатов является наличие обычно двух гребней, разделенных между собой короткой и неглубокой плесовой лощиной. На таких перекатах наблюдается существенное различие в положении динамических осей весеннего и меженного потоков с многократным изменением их кривизны, особенно при низких уровнях воды.
Задача коренного улучшения сложного переката обычно заключается в отторжении среднего побочня капитальной дноуглубительной прорезью и сосредоточении потока вдоль выправительной трассы путем возведения сооружений, перекрывающих старый судовой ход в районе неглубокой средней плесовой лощины.
Вторая группа затруднительных участков
Вторая группа – сильно извилистые затруднительные участки в меандрирующих руслах рек с недостаточными радиусами поворота судового хода, а также мелкими перекатами.
Наиболее часто в этой группе при свободном меандрировании русла встречаются:
– отдельные сильно искривленные извилины русла на поздней стадии своего развития;
– несколько смежных извилин русла, расположенных одна за другой, которые находятся тоже на поздней стадии развития;
– участки вынужденного изгиба русла у трудноразмываемого коренного берега.
При незавершенном меандрировании русла часто встречаются:
– извилины русла на ранней стадии своего развития с наметившейся во время высоких паводков спрямляющей протокой, перевод судового хода в которую в ближайшие годы нецелесообразен;
– извилины русла с действующей спрямляющей протокой, которая недостаточно развита и может быть судоходной только после сравнительно крупных объемов дноуглубительных работ.
Основные мероприятия для коренного улучшения судоходных условий на таких участках следующие:
– спрямление одной или группы затруднительных для судоходства развитых извилин русла для создания нового судового хода;
– укрепление сильно размываемых берегов извилин, чтобы сохранить благоприятную для судоходства форму русла или увеличить радиус поворота русла в районе местных крутых изгибов ведущего берега;
– увеличение радиуса поворота судового хода на участках вынужденного изгиба русла путем наращивания выпуклого берега или отторжением побочней для ликвидации местных поворотов судового хода и создания удобного перевала потока к неразмываемому ведущему берегу;
– обеспечение устойчивости удобных для судоходства извилин русла повышением низких побочней, расположенных у выпуклого берега, и перекрытием слабо развитых спрямляющих проток;
– разработка капитальной прорези и обеспечение благоприятного сопряжения потоков при подходе к сравнительно развитой спрямляющей протоке и при выходе из нее.
Коренное улучшение судоходных условий извилистых участков меандрирующих рек достигается, главным образом, разработкой спрямлений, особенно на последней стадии развития излучины. При этом образуется новый более короткий и прямой судовой ход, а емкость русла отторгнутой излучины обычно быстро заносится наносами, особенно в верхней ее части.
Третья группа затруднительных участков
Третья группа – разветвленные затруднительные участки с перекатами в руслах рек, имеющих пойменную и русловую многорукавность. В этой группе наиболее часто встречаются:
– пойменные двухрукавные разветвления русла;
– пойменные многорукавные разветвления русла;
– русловые двухрукавные разветвления с аккумулятивным островом;
– русловые многорукавные разветвления с группой островов и осередков аккумулятивного происхождения и со сравнительно длинными протоками, равными примерно ширине меженного русла;
– русловые многорукавные разветвления с группой мелких островов и осередков, размеры которых измеряются долями ширины меженного русла.
Основные мероприятия для коренного улучшения судоходных условий на таких затруднительных участках следующие:
– перераспределение расхода воды в пользу судоходных рукавов путем перекрытия несудоходных рукавов;
– отвлечение наносов в несудоходные рукава; ликвидация свальных течений, преимущественно в районе приверха и в ухвостье островов;
– значительное углубление судоходных рукавов дноуглубительными снарядами; перенесение судового хода в развивающиеся несудоходные рукава;
– сосредоточение основной части потока в пределах судоходной трассы путем объединения беспорядочных скоплений наносов в большие наносные образования.
Коренное улучшение судоходных условий разветвленных участков рек достигается сосредоточением расхода воды в судоходном рукаве и отвлечением наносов в несудоходный рукав.
В тех случаях, когда затруднительность участка разветвления вызвана недостаточностью расхода воды, поступающего в судоходный рукав, задача коренного улучшения решается возведением запруды в несудоходном рукаве, которая обеспечивает увеличение расхода воды и скорости течения в судоходном рукаве и уменьшение таковых в перекрываемом несудоходном рукаве. В результате происходит развитие судоходного рукава, углубление его с одновременным отмиранием несудоходного рукава.
Четвертая группа затруднительных участков
Четвертая группа – затруднительные участки с недостаточными глубинами в реках с неразмываемыми грунтами.
В этой группе наиболее часто встречаются:
– каменистые россыпи и пороги;
– участки со скальным дном.
Основные мероприятия для коренного улучшения судоходных условий на таких затруднительных участках следующие:
– увеличение глубины в пределах судового хода путем удаления отдельных камней и валунов;
– увеличение глубины и ширины судового хода с разработкой дноуглубительных капитальных прорезей в скальном грунте.
Коренное улучшение судоходных условий на участках рек с трудноразмываемыми грунтами достигается в результате разработки дноуглубительных прорезей с использованием специальных скалодробильных снарядов, либо путем организации взрывных работ.
Дата: 2018-12-28, просмотров: 1466.
