книги из ГПНТБ / Чернышов, Ф. М. Повышение эффективности путевых работ на многорукавных участках судоходных рек учеб. пособие
.pdfМ РФ РСФСР
Новосибирский институт инженеров водного транспорта
Канд. техн. наук доц. Ф. М. Ч Е Р Н Ы Ш О В
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ П У Т Е В Ы Х Р А Б О Т НА МНОГОРУКАВНЫХ УЧАСТКАХ СУДОХОДНЫХ РЕК
(Учебное пособие)
НОВОСИБИРСК, 1973
УДК 627.42
Повышение эффективности путевых работ на много
рукавных участках судоходных рек. Ф. М. Ч е р н ы- ш о в . 1973, стр. 1—327.
Работа освещает современное состояние вопроса про ектирования и организации путевых работ на многору кавных затруднительных для судоходства участках сво бодных рек. Рассматриваются основные принципы ко ренного улучшения судоходных условий многорукавных участков и их практическое осуществление на приводи мых примерах характерных схем сложных разветвлений. Значительное внимание уделено расчетным обосновани
ям выправительных и дноуглубительных |
работ |
для та |
|
ких участков судоходных рек. |
|
|
|
Книга предназначена для студентов |
старших |
курсоа |
|
гидротехнических факультетов средних |
и высших |
учеб |
|
ныхзаведений. Она может служить полезным |
пособием |
||
для аспирантов и научных работников, изучающих |
и ис |
следующих особенности гидравлики и русловых процес сов «в еложноразветвленных руслах с целый их регулиро вания,. Кроме того, книга может быть использована ин женерно-техническими работниками бассейновых управ лений пути и судоходных каналов, а также проектных •воднотранспортных институтов.
Рис. 422, табл. 19, библ. 66.
П Р Е Д И С Л О В И Е
Вопросы коренного, улучшения судоходных условий многорукавиых затруднительных участков рек являются в.настоящее время наи более малоизученными и сложными вопросами гидравлики откры тых русел и, в частности, динамики русловых потоков. Поэтому для проектирования дноуглубительных и выправительных работ на та ких участках рек особенно полезно иметь пособие, отражающее со временные достижения науки и инженерной практики в этой облас ти. Последнее и явилось основанием автору для подготовки и изда ния данного учебного пособия. В процессе подготовки были вы полнены .специальные исследования — теоретические и эксперимен тальные, а также проведено обобщение опыта работ по выправле нию затруднительных участков на ряде рек. Особое внимание при этом уделено повышению эффективности путевых работ в таких ус ловиях, так как снижение их стоимости и улучшение их организации является исключительно важной задачей, от успешного решения которой зависят темпы развития внутренних водных путей и, в зна чительной мере, всего речного транспорта.
Проведенные исследования позволили в первом приближенна с практически допустимой точностью решить ряд поставленных задач по обоснованию дноуглубительных и выправительных работ в мно горукавных руслах судоходных рек, где расчеты, проектирование и осуществление путевых мероприятий представляют наибольшие трудности.
. Сопоставление данных, полученных по предлагаемым'зависимо стям, с натурными и лабораторными исследованиями указывает на достоверность этих зависимостей и возможность использования их лри гидротехнических расчетах.
В целях расширения возможности практического использования приведенных в книге рекомендаций* в ней дается подробное описа ние 15 характерных схем коренного улучшения многорукавных уча стков рек Оби, Бии, Чулыма, Енисея, Б. Енисея, Лены, Алдана, Конды, Сев. Двины и Вычегды.
В работе над книгой автору оказали большую помощь сотруд ники кафедры и лаборатории водных путей НИИВТа, его диплом-
ники, а также работники Ленского, Енисейского, Обского, Север ного и Печорского бассейновых управлений пути, которые предоста вили необходимые гидрографические, гидрологические и другие ма
териалы, а также |
помогли в проведении ряда лабораторных иссле |
|
дований и натурных наблюдений. |
|
|
Автором также |
широко были 'использованы многолетние |
мате |
риалы изысканий |
Русловой экспедиции Московского Государствен |
|
ного университета |
им. М. В. Ломоносова по рекам Сев. Двина, |
Обь |
и Лена и составленные на основании этих исследований Н. И. Маккавеевым, Р. С. Чаловым и др. научно-обоснованные перспективные схемы улучшения судоходных условий по целому ряду сложноразветвленных участков поименованных рек. Эти работы несомненно представляют собой крупный вклад в изучение гидрогеоморфоло гии судоходных рек вообще и в определение общих положений и ос новных принципов выправления их многорукавных затруднитель ных участков — в частности.
В. В. Дегтярев, И. П. Бутягин и Б. М. Хижов любезно согласи лись прочитать пособие в рукописи и сделали ценные замечания, за которые автор приносит им искреннюю благодарность. Кроме того, в процессе подготовки и написании §§.4 и 5 данной книги автором
были учтены полезные советы и |
рекомендации ; А. И. Чекренева, |
А. В. Серебрякова и[С. А. Зернова, |
которым также приносится бла |
годарность. |
|
Г л а в а I . СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА |
ПРОЕКТИРОВАНИЯ |
И ОРГАНИЗАЦИИ ПУТЕВЫХ РАБОТ |
|
НА РАЗВЕТВЛЕННЫХ УЧАСТКАХ СВОБОДНЫХ РЕК, |
|
КЛАССИФИКАЦИЯ МНОГОРУКАВНЫХ |
ЗАТРУДНИТЕЛЬНЫХ |
ДЛЯ СУДОХОДСТВА УЧАСТКОВ |
|
§ 1. Общие замечания
Приводимые в настоящем учебном пособии рекомендации по проектированию и осуществлению путевых мероприятий коренного "улучшения судоходных условий затруднительных многорукавных участков рек. являются первой попыткой обобщения ,и выделения подобных участков в самостоятельную группу. Это целесообразно сделать также потому, что во многих случаях обоснование схем вы правления таких участков, расчёты судоходных прорезей и выправительных сооружений на них требуют учета значительно большего количества дополнительных факторов, чем на однорукавных и двухрукавных участках.
В то же время анализ затруднительных участков разветвленных русел судоходных рек, выполненный в последнее время в ЛИВТе и НИИВТе, показал, что половину и более из них составляют много рукавные участки. В частности, к числу магистральных рек с наи более разветвленными руслами следует отнести Обь, особенно ее верхнюю и среднюю части, Селенгу, Сев. Двину, Лену, Вычегду и Печору. На каждые 100 км пути ряда участков (плесов) этих рек приходится от 10 до 100 островов, длина которых превышает шири ну русла, а высота их оказывается не ниже бровок пойменных яров.
Данные этого анализа, а также результаты теоретических, лабо раторных и натурных исследований разветвленных затруднитель ных участков различных рек позволили достаточно четко опреде лить три направления, которые можно считать основными при решепни задач по их коренному улучшению.
1;. Обеспечение или поддержание оптимального распределения по рукавам участка общего расхода воды и движущихся в реке на носов в достаточно широком диапазоне уровней, с целью увеличения пропускной способности судоходных рукавов и максимального ис-
пользования «полезной» роли'неперспективных несудоходных рука вов для завлечения в них наносов.
2.Создание надежных предпосылок последующей трансформа ции многорукавного затруднительного участка в менее рукавный, а
вотдельных случаях и в однорукавный.
3.Выполнение регулярных плановых съемок бывших затрудни
тельных участков и осуществление натурных наблюдений за их рус ловым и водным режимом как в процессе разработки судоходных прорезей и возведения выправительных сооружений, так и после за вершения всех путевых работ по коренному улучшению затрудни тельных многорукавных участков.
Последнее (третье) направление имеет исключительно большое значение, так как оно позволит получить объективную оценку эф фективности выполняемых путевых работ на сложноразветвленных затруднительных участках, а также накопить необходимый практи ческий опыт коренного улучшения судоходных условий на них. Кроме этого, оно позволит практически проверить разработанные для них способы гидравлических расчетов, получить недостающие, но крайне необходимые материалы для их дальнейшего совершенст вования и повышения надежности теоретического обоснования пу тевых мероприятий на таких участках.
Очевидно сочетание этих направлений позволит обеспечить дол говременное закрепление положения судового хода (нового или су ществующего) на всём протяжении многорукавного участка, а так же .и на подходах к нему, в том числе сверху по течению, .что пред ставляется особенно важным. При этом следует иметь в виду, что коренное улучшение многорукавных участков, особенно когда ос новные рукава на них оказываются сравнительно узкими или Силь но искривленными, может быть достигнуто благодаря использова нию двух рукавов в качестве судоходных, которые и следует надеж но закрепить намеченным комплексом выправительных и дноуглуби тельных работ. На это обращается внимание потому, что уже в на стоящее время назрел вопрос о создании на магистральных реках двухпутного движения судов и составов. В дальнейшем, по мере роста количества быстроходных судов со скоростью движения до 100 и более км/час и грузоподъемности составов до 20 тыс. т, по требность в использовании на многорукавных участках двух, а мо
жет быть и трех рукавов |
в качестве |
судоходных, несомненно еще |
более возрастет. |
:. |
• |
§2. Современное состояние проектирования
иорганизации путевых работ На разветвленных участках
Впоследние 15—20 лет выправительные работы на судоходных реках проводятся в значительных и постоянно возрастающих объ емах. На судоходных реках РСФСР в 1950 г. объем выправитель
ных работ составлял 2 млн. руб., в 1960 г. |
|
5 млн. руб., в 1970 г.— |
|
8 млн. руб., а в 1975 г. он достигнет почти |
9,5 млн. руб. При этом вы» |
||
|
— |
|
|
6 |
|
|
|
лравитель'ные работы, проводимые в основном в комплексе с земле черпанием, выполнялись, главным образом, с целью коренного улуч шения судоходных условий на затруднительных участках свободных (три четверти) и зарегулированных (одна четверть) реках. В целом работы по коренному улучшению затруднительных участков уже в настоящее время составляют около 35—40% от общего объема пу тевых работ. В то же время эти работы в большинстве Управлений пути и каналов проводятся еще в недостаточном объеме (ежегодно на 50—100 затруднительных участках водных путей РСФСР не вы держиваются гарантированные габариты судовых ходов, а на части из них такое явление наблюдается и при уровнях выше проектных]. Конечно, в состав работ по коренному улучшению речных путей, кроме выправительных, нередко входят также капитальные дноуг лубительные и скалоуборочные работы. Однако при этом выпраьительные работы в большинстве случаев являются.превалирующими.
В дальнейшем роль выправительных работ на судоходных |
реках |
еще более возрастет. Это произойдет по следующим основным |
при |
чинам: |
|
1. Рост габаритов пути приведет к увеличению числа выправляет-' мых перекатов и перекатных участков.
2.Увеличение размеров судов и составов и интенсивности их движения, рост количества быстроходных судов потребует обеспе чения и поддержания судовых ходов с большими радиусами кри визны и хорошей просматриваемостью.
3.Применение новых, более современных конструкций выпра вительных сооружений, эффективных способов креплений грунто вых сооружений, откосов каналов и берегов рек, а также новых ма териалов, позволит развить механизацию этих работ и снизить их себестоимость.
4.Директивами XXIV съезда КПСС предусмотрено в качестве
основных заданий на новую и последующую пятилетки продолже ние работ по'увеличению протяженности водных путей с гарантиро ванными габаритами за счет освоения боковых и малых рек, а так же верховьев больших рек. Так, например, выполненные в связи с
этим под руководством автора проработки по научному |
прогнозу |
||
развития внутренних,водных путей и,путевого |
хозяйства |
в восточ |
|
ных бассейнах РСФСР показали, что объемы |
выправительных и, |
||
руслоочистительных работ в них только |
на малых реках |
возрастут |
|
с 480 тыс. руб., в 1970 г. до 2 млн. руб., |
в 1985 г. Что же |
касается |
магистральных рек восточных районов страны, то на'них ожидается увеличение объема выправительных работ к 1985 г. до 8 млн. руб. [1]. Это увеличение объема выправительных работ будет происхо дить как за счет указанных выше в пп. 1—3 факторов, так и за счет роста удельного веса выправительных работ в общем комплексе пу тевых работ по коренному улучшению затруднительных участков.
В связи с ростом габаритов пути на судоходных реках, в том числе на реках северных и восточных бассейнов, где многие из них еще длительный период времени будут находиться в свободном со-
стояний, особое значение для Управлений пути и. каналов приобре тают вопросы проектирования коренного улучшения сложных мно горукавных участков. В то же время опыт выправления таких участ ков остается еще очень скромным и не лишенным существенных не
достатков в организации проектирования и |
производства работ. |
||
Это прежде всего объясняется тем, что данная форма |
разветвления |
||
русла по сравнению с двумя другими |
формами, встречающимися |
||
достаточно часто в виде одиночных или сопряженных |
бифуркаций |
||
(восьмерок), значительно труднее поддается |
одновременному ак |
||
тивному изменению русловых процессов в желаемом |
направлении |
||
по всему узлу разветвления, а также |
обычно требует |
индивидуаль |
ного подхода при проектировании путевых мероприятий по улучше нию ее судоходных качеств. Поэтому были нередки случаи, когда проведенное улучшение судоходных условий на одних частях пере катов многорукавного разветвления вызвало в последующие нави
гации резкое ухудшение состояния других частей |
перекатов этого |
же участка. Правда, следует отметить, что низкая |
эффективность |
проводившихся путевых работ во многих случаях определялась так-, же недостатком мощных технических средств дноуглубления и су хопутной механизации. Этот недостаток, очевидно, сохранится еще некоторое время, так как проблема сухопутной механизации выправительных работ и, особенно,, обеспечения автотранспортом, остает ся пока неразрешенной.
В делом, имеющиеся данные говорят о том, что улучшение мно горукавных участков осуществлялось, в основном, лишь за счет лик видации работы в период межени боковых проток — рукавов, что далеко не всегда приводило к положительным результатам. Более того, применение в схемах коренного улучшения только сооружений меженного регулирования оказывается малоэффективным меропри ятием для сложноразветвленных участков.
В специальной же литературе пока отсутствуют рекомендации по расположению и инженерно-расчетным обоснованиям выправительной трассы, судового хода, прорезей и регуляционных соору жений для многорукавных затруднительных участков.
Отмеченное выше следует считать основной причиной того, что накопленный опыт коренного улучшения судоходных условий в раз ветвленных руслах рек относится, главным образом, лишь к участ
кам раздвоения русла. Этот опыт достаточно полно |
отражен в по |
||
следних работах ЛИВТа, посвященных вопросам |
проектирования |
||
судового хода, прорезей и выправительных |
сооружений в двухру- |
||
кавных руслах. |
|
|
|
Очевидно, накопленный опыт выправления |
двухрукавных русел |
||
в ряде случаев^может быть распространен |
и |
на |
многорукавные |
участки, поскольку конечной целью коренного улучшения судоход ных условий в том и другом случаях является надежное закрепле ние судового хода в одном из рукавов затруднительного участка. Основной отличительной особенностью многорукавных участков следует считать лишь то обстоятельство, что в них приходится ОС-
тавлять неперекрытыми ряд несудоходных рукавов, а иногда "при нимать в качестве судоходных два рукава, один из которых исполь зуется для движения судов и составов вниз по течению, а другой — вверх.
Таким образом, в многорукавных участках требования к выправительным сооружениям и капитальным землечерпательным проре зям расширяются, а это должно найти вполне определенное отра жение и в проектно-расчетных обоснованиях.
Отметим также, что в последние годы все чаще приходится при бегать к организации перевозок не только по магистральным рекам, но и по боковым и малым рекам, эксплуатируемым в паводковый период. При этом возникает необходимость заниматься вопросами улучшения и обеспечения судоходных условий на затруднительных участках рек исключительно для периода стояния средних и высо ких уровней, когда долины боковых и малых рек затапливаются на значительную высоту с выходом воды на пойму и в рукава-протоки. В таких условиях затруднительные для судоходства участки в боль-, шинстве случаев оказываются многоруказными, особенно ві низо вьях рек.
Ниже рассмотрено несколько характерных практических приме ров коренного улучшения судоходных условий сложноразветвленных (многорукавных) участков рек, часть которых заимствована из работ [2],'[3] и [4]. Эти примеры одновременно отражают и некото рый накопленный опыт выправления многорукавных участков.
Селищанская группа перекатов на р. Днепр (рис. 1) долгое вре мя являлась затруднительным участком, судоходство по которому регулировалось семафорами. Значительное отвлечение расхода во ды из правого основного рукава, вследствие развития прорвы Руда, привело к резкому ухудшению Бучакского, 1-го и 2-го Тальбергских, 1-го, 2-го и 3-го Селищанских >и Руднянского перекатов. В соответ ствии с проектом улучшения этого узла 'были выполнены следующие работы.
В 1950 г. на 2-м Тальбергском перекате произведено отторжение правобережного побочня, а на 2-м и 3-м Селищанских перекатах вы полнено крепление отвалов грунта. В 1951 г. на 3-м Селищанском перекате был отторгнут правобережный побочень и начаты работы по перекрытию рукава Старый Днепр запрудой из фашинной клад ки с пригрузкой камнем. На 2-м Тальбергском, 1-м и 2-м Селищан ском перекатах произведено закрепление отвалов грунта. В 1952 г. на Бугакском перекате был перекрыт исток рукава Старый Днепр с помощью нарефулированной дамбы, на 2-м Тальбергском перекате укреплен отвал грунта, на 1-м Селищанском — произведено пере крытие истоков левобережных прорв. Прорва Руда .была также пе рекрыта запрудой из фашинной кладки, с пригрузкой камнем, а в рукаве Старый Днепр продолжались работы по строительству за пруды.
В результате выполнения этих работ заметно увеличился межен ный расход воды в правом судоходном рукаве, х что и позволило в