МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

 

 
"РОЛЬ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ЭКОСИСТЕМ "
 
(МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ)
 
Москва 2006

УДК 626.812

Проведение изысканий,

как составной части исследования ледоходов

 

А.А. Ерхов – канд, техн. наук

ФГОУП ВПО «Московский государственный университет природообустройства»,

г. Москва, Россия

 

Если исследованиям ледохода должны предшествовать изыскания[1], то последние должны быть направлены на составление плана или карты водотока и получение иных материалов, касающихся гидроморфологии (глубины, ширины, радиуса закругления), гидрологии (скорости и направления течений), метеорологии (условий ледообразования, ледохода, ледостава, розы ветров, силы ветра, волнового режима и т.п.) и, конечно, наличия, расположения и характеристик ГТС. Изыскания должны охватывать не только отдельные интересующие (например, для защиты) участки, сравнительно небольшие по протяженности, но и сплошь реку и даже весь бассейн[2].

1. Определение места проведения изысканий

Изыскания направлены на решение вопросов пропуска льда и ряда специальных вопросов, таких как защита территорий и ГТС. Места изысканий определяются по данным многолетних наблюдений за заторообразованием.

В целом места наиболее опасные с точки зрения заторо- и зажорообразования известны. В 1970-х гг. был издан каталог заторных и зажорных участков рек СССР [1, 2]. Нуждаясь сегодня в корректировке, каталог, тем не менее, может быть полезен для предварительных заключений о назначении места изыскательских работ.

2. Установление сроков изысканий

С изысканием ледоходов тесно связан прогноз крайних и средних дат ледохода: первой подвижки и становления льда, начала и конца ледохода. Эти даты определяются по годовым уровням, которые берутся из годовых таблиц Гидрологических ежегодников, издаваемых Гидрометеоиздатом.

Анализ уровней позволяет достаточно уверенно судить о сроках ледоходов. Однако ряд наблюдений, не превышающий десяти лет, является недостаточным, и установление сроков будет приближенным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А в том случае, когда вообще нет никаких данных по гидрологии исследуемого объекта, необходимо воспользоваться картой изохрон начала весеннего ледохода на Европейской части РФ [3], представленной на рисунке. Результат прогноза по данной карте будет еще более грубым.

3. Условия ледоходов на реках, определяющие состав изысканий

Для обеспечения ледохода необходимо чтобы соблюдались следующие условия:

1. Запас глубины в любой части русла, достаточный для пропуска льдин различной осадки.

2. Ширина русла должна обеспечивать проход отдельных льдин по ширине.

3. Радиус закругления (кривизна) должен быть в 5-6 раз больше максимальной длины льдин.

То же касается отдельных льдин в жестком сочленении, то есть смерзшихся в пакеты скоплений.

 

 

 

 

Средние многолетние изохроны весеннего

ледохода на реках Европейской части РФ и

соседних странах:

1 – изохронны начала весеннего ледохода;

2 – изохронны перехода среднесуточной

температуры воздуха через 0°C

 

 

Согласно действующей классификации реки в зависимости от ширины (в метрах) делят на следующие категории:

I.                          Ручьи и речки…………………………………………….< 6

II.                       Малые……………………………………………………..   6-13

III.                    Средние…………………………………………………… 13-25

IV.                    Большие……………………………………………….…..  25-50

V.                       Крупные……………………………………………….… > 50

Для ледохода можно предложить следующую классификацию в зависимости от размера водотоков. Она представлена в табл. 1.

Таблица 1

Класс ледоходов по размеру рек

 

Размер, м

I

(большой)

II

(средний)

III

(малый)

Средняя глубина

>2

1-2

<1

Минимальная глубина для льдин максимальной осадки

>1,5

0,75-1,5

<0,75

Ширина

>75

40-75

<40

Радиус кривизны

>500

200-500

<200

 

При ледоходе в период высоких уровней часть льдин выносится на низкие поймы, острова, застревает в зарослях деревьев и кустарников. Для обеспечения спокойного ледохода без навалов (торосов) и заторов подныривания необходимо реки устраивать, то есть расчищать.

Беспрепятственное прохождение льда возможно только при достаточной глубине и расчищенном по ширине русле.

Глубина, обеспечивающая ледоход, определяется по формуле

                                                             ,                                                            (1)

где D – запас до дна, принимаемый равным 0,2 м.

В отсутствие данных гидрометрии толщина льдин при ледоходе определяется по гидрографическим данным (например, [4]) с учетом изменения мощности за счет диффузии вследствие таяния. Данные табл. 2 приближенные и могут использоваться лишь на этапе, предваряющем изысканиям.

Таблица 2

Толщина льда на реках РФ

 

Район

Реки бассейнов крупных рек района

Толщина льда, м

Карелия и Кольский

п-ов

Туломы, Нивы, Поноя, Ковды, Кеми, Вуоксы, Суны

не замерзают

Северный район Европейской территории РФ

Онеги, Северной Двины, Сухоны, Вычегды, Мезени

0,7-1,0

Печоры

1,4-1,6

Северо-Западный район Европейской территории РФ

Невы, Свири, Волхова, Нарвы, Западной Двины

0,25-0,5 до 0,9

Центральная часть Европейской территории РФ

Волги, Дона, Урала, Эмбы

0,2-0,3

Южная часть Европейской территории РФ

Волги, Днепра, Дона, Оки

0,65-0,75

Кавказ

Кубани

0,1

Западная Сибирь

Оби, Иртыша, Катуни, Бии, Томи, Кети

0,4

Оби, Иртыша, Пура, Таза

1,8

Восточная Сибирь

Колымы, Яны, Индигирки

0,8-1,3

Енисея, Подкаменной Тунгуски, Лены, Алдана, Вилюя

1,1

Дальний Восток

Камчатки, Тыми,  Пороная

1,0

Амура, Бурейи, Уссури

от 1,0-1,4

до 1,5-1,8

 

Однако, если известна сумма среднесуточных температур или величины теплопотерь, толщину легко рассчитать по известным эмпирическим формулам.

Ширина расчищенного русла определяется по известной геометрической связи

                                                  ,                                                             (2)

где w – запас до берега, принимаемый равным 2-3 м.

4. Состав изыскательских работ

Изыскания для строительства ГТС является комплексом отмеченных выше мероприятий, а на неизученных реках изыскания вообще носят особый характер.

Следует, сообразуясь с известными направлениями [5], предложить следующую классификацию изысканий ледоходов:

a) рекогносцировочные (маршрутные), проводимые на абсолютно неизученных реках;

b) русловые (полные или подробные), проводимые на недостаточно изученных реках для выяснения их ледоходной способности и необходимых мероприятий для ее обеспечения;

c) эксплуатационные (специальные), проводимые при проектировании мероприятий по улучшению ледоходных условий.

Из указанных направлений складывается состав изыскательских работ. Полный комплекс изыскательских работ включает следующее:

1. Рекогносцировочные (маршрутные)

буссольно-глазомерная съемка;

маршрутно-инструментальная съемка;

гидрометрические работы;

 

2. Русловые (полные)

плановое обоснование (теодолитная магистраль, триангуляция, полигонометрия);

высотное обоснование;

составление продольного профиля;

съемки планов рек (мензульная, тахеометрическая, съемка нивелирными поперечниками, аэрофотосъемка);

промер глубин;

инженерно-геологические работы (геологическая и геоморфологическая съемки, мелкое бурение, определение характеристик грунта для установления коэффициента трудности разработки грунта);

гидрологические и метеорологические наблюдения;

 

3. Эксплуатационные (специальные)

предварительная съемка переката;

повторная съемка переката и подсчет объема выемки грунта;

разбивка землечерпательной прорези;

контрольная съемка переката;

разбивка разных путевых работ;

наблюдения за эффективностью выправительных сооружений;

наблюдения за трассами движения льдин.

5. Определение трасс льдин

Как говорилось, важнейшим в исследованиях ледохода является определение трасс отдельных льдин. Трассы движения льда следует определять при разных уровнях, поскольку они существенно изменяются. Наиболее проблемными участками как для затруднения движения льда, так и для перемены направлений трасс являются снижение ширины, глубины (на перекатах), возникновение свальных течений.

Направления поверхностных струй определяют любым удобным способом; на практике удобнее поплавками с глазомерной зарисовкой или с помощью мензульной съемки или геодезическими инструментами.

6. Результаты изысканий

Карты ледохода должны составляться не только для русла, но и для пойменного участка водотока. На них должны отмечаться следующие элементы:  a) глубины; b) изобаты;

c) береговые очертания; d) высота берегов; e) геология берегов; f) впадающие реки, ручьи, протоки; g) острова, побочни, осередки и другие русловые формы; h) инженерные сооружения в пределах берегов и поймы.

Рекомендации по назначению расстояний между поперечными профилями при измерении уровней приводятся в табл. 3.

Таблица 3

Расстояние между профилями в зависимости от ширины реки и интенсивности ледохода

 

Интенсивность

Участок

Ширина реки, м

1000

500-1000

300-500

200-300

200

Большая

Перекат

150

50-70

25-50

25

20

Плес

100

250

150

100

75

Малая

Перекат

250

200

100

50

25

Плес

750

400

300

200

100

 

Изыскания должны быть такими, чтобы полностью удовлетворяли потребности дальнейших исследований (различного рода моделированиям, аналогиям, формализации и т.д. и т.п.).

Как результатом изысканий, так и результатом расчета по математической модели должно быть определение трасс отдельных льдин в структуре ледохода.

 

Библиографический список

 

1.      Каталог заторных и зажорных участков рек СССР. Европейская часть СССР. – Л.:  Гидрометеоиздат, 1976. Т. 1.

2.      Каталог заторных и зажорных участков рек СССР. Азиатская часть СССР. – Л.: Гидрометеоиздат, 1976. Т. 2.

3.      Лучшева А.А. Практическая гидрология. Упражнения по гидрологическим расчетам. 2-е изд. – Л.: Гидрометеоиздат, 1959.  468 с.

4.      Плащев А.В., Чекмарев В.А. Гидрография СССР. 2-е изд. – Л.: Гидрометеоиздат, 1978.  287 с.

5.      Васильев А.В., Шмидт С.В. Водно-технические изыскания. 2-е изд. – Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 367 с.



[1] Для конкретного объекта это всегда так, и если это касается незарегулированных участков рек, то есть там, где изысканий ранее не проводилось.

[2] Поэтому чуть ли не обязательным методом изысканий ледохода для крупных рек является комплекс, в которых входит аэрофотосъемка.