книги из ГПНТБ / Чернышов, Ф. М. Повышение эффективности путевых работ на многорукавных участках судоходных рек учеб. пособие

грунта, крупностью 20—30 мм. Затопление " поймы и островов на­ чинается при уровнях, превышающих проектный на 3,5—4,5 м'. Как вдоль левого, так и вдоль правого берегов к руслу реки подходят в ряде мест гористые образования, прерываемые пойменными масси­ вами, которые со временем размываются, особенно со стороны ле­ вого берега.

Основные затруднения для судоходства представляют Н. Самохвальский и Н. Быстрянский перекаты, которые характеризуются ограниченностью габаритов пути, наличием высоких скоростей те­ чения (до 2,5 м/сек и более) и интенсивных ежегодных переформи­ рований, большой разветвленностью, а также . существованием свальных течений.

Путевые работы на Самохвальских перекатах систематически качали выполняться с 1960 г. Однако до самого последнего времени стабилизировать здесь положение судового хода на длительный пе­ риод времени так и не удалось. Неблагоприятное влияние на состоя­ ние этих перекатов оказывают выходящие потоки из поперечных промоин рукавов между островами В. и Н. Савичевыми и Березо­ вым, формируемые Самохвальской протокой и горой Самохвал. Поэтому очень важно устранить эти течения по поперечным рукарам хотя бы на период времени, когда указанные острова (включая

иостров Д) оказываются в незатопленном состоянии.

Н.Быстрянский перекат также начал лимитировать с 50-х годов как при низких уровнях воды, из-за недостаточности глубин на нем, так и при высоких, из-за плохого захода судов сверху и больших свальных течений на осередках перед о. Сохатик. В последнее вре­ мя на этом перекате наметился процесс смещения судового хода в левую от осередка часть русла и далее вдоль о. Сохатик. В частно­ сти, во вторую половину навигации 1971 г. судовой ход уже прохо­ дил слева от осередка, что и учтено в приведенной на рис. 60 схеме коренного улучшения участка.

Наличие в районе размещения Н. Самохвальского и Н. Быстрянского перекатов двух правобережных почти поперечных проток, со­ единяющих основное русло с Правой протокой (участок вдольбере­ говой протоки от ухвостья о. Татарского до горы Майдашинский Камень фактически именуется Быстрянской протокой), отрицатель­ но сказывается на состоянии перекатов и на направленность здесь русловых процессов. В эти поперечные протоки неоднократно пере-, ходил судовой ход, (в верхней он имел направление от о. Савичев к правому коренному берегу, а в нижней — от последнего к о. Соха­ тик, оставляя остров К справа по течению).

Особенностью рассматриваемого сложноразветвленного участка является также и то, что по протокам Рыбаки и Правой необходи­ мо обеспечить подходы снизу к причалам размещаемых здесь Селе­ ний и проточность воды у этих крупных населенных пунктов, а в

нижней части протоки Селиваниха размещается затон для ремонта и зимнего отстоя флота.

Учитывая отмеченные особенности этого многорукавного участ­ ка и причины формирования на нем перекатов, можно рекомендо­ вать для него следующую схему коренного закрепления существую­ щего положения судового хода в главном русле и низовых подходов и протоках Правой, Рыбаки и Селиваниха. В основу этой схемы вы­

Состав сооружений целесообразно принять следующим. Повы­ шенные запруды-дамбы 1 и 2, перекрывающие истоки двух левобе­ режных проток у горы Самохвал и изменяющие направления тече­ ний в примыкающих к ней и к главному руслу поперечных рукавах на обратные с последующим поступлением потока в протоку Рыбтки. Благодаря этим сооружениям создаются благоприятные усло­ вия для поддержания прямого судового хода вдоль островов В. Са-

ющие свальные течения на ухзостья и приверхи этих островов. По­ вышенная запруда 5, перекрывающая протоку Кабаниха и, также как и сооружений 1—4, способствующая сосредоточению расхода воды в основном русле. Принятие всех выправительных сооружений по­ вышенными диктуется тем, что рассматриваемый участок размеща­ ется в зоне выклинивания подпора и поэтому целесообразно увели­ чить скорости течения на судовом ходу в широком диапазоне изме­ нений уровней воды (отметки гребней сооружений Должны прини­ маться согласованными с отметками соответствующих островов: для дамб / и 2 примерно +3,0 или +3,5 м над проектным уровнем, для дамб 3 и 4 примерно +2,5 или +3,0 м и для запруды 5, согласно выполненным расчетам, +2,1 м). Наличие относительно высоких от­ меток сооружений гарантирует их сохранность во время ледохода, который проходит на этом участке при низких уровнях (обычно в пределах 0,5—1,5 м над проектным уровнем).

Кроме того, в состав схемы улучшения, участка включены кольматирующие сооружения 6 и- 7 в виде трехрядных ветвистых завес, способствующих отмиранию второстепенных проток и образованию более крупных островных массивов. Прорези 8, 9 и 10, а также под­ резка / ) выполняются с некоторым переуглублением, так как они находятся в зоне влияния переменного подпора. Отвалы грунта из прорези и подрезки размещаются с учетом их благоприятного влия­ ния на устойчивость принятого положения судового хода. Что каса­ ется сооружения 10, то оно уже/осуществлено для целей образова­ ния в протоке Селиваниха акваторий затона.

Очередность строительства сооружений необходимо принять сле­ дующую. Вначале возводятся дамбы 3 и 4, затем приступают к стро­ ительству запруды 5 и в последнюю очередь целесообразно возвести 140

дамбы їй 2. После прохождения, ледбхода должны устанавливать­ ся в течение ближайших двух-трех навигаций ветвистые завесы 6 и 7. Прорези 8, 9 и 10, а также подрезку 11 следует разрабатывать в подготовительный период, чтобы при наступлении межени перека­ ты не попали в число лимитирующих в период строительства на участке выправительных сооружений.

Предусмотренный состав путевых мероприятий несомненно по- звол-ит вывести данный участок из числа затруднительных для су­ доходства. Это подтверждается и результатами выполненных расче­ тов по распределению расходов воды в рукавах и по оценке устой­ чивости прорезей 8, 9 и 10 в проектных условиях участка. Так, на­ пример, при проектном уровне и уровне, соответствующем руслоформирующему расходу воды (+2,35 м над проектным), из общих расходов в реке 950 м3/сек и 4060 м3/сек почти 2/3 (64,2% и 64,5%) приходится на главное русло, а на Правую протоку соответственно

через гребень запруды 5 в протоке Кабаниха при уровне, соответст-.

дует ожидать в них обратного руслового процесса, связанного с по­ степенным уменьшением пропускной способности этих проток.

При расчете устойчивости прорезей выяснилось, что значения скоростей потока на них несколько превышают неразмывающие, а в ряде случаев и размывающие скорости, подсчитанные применитель­ но к среднему диаметру частиц грунта 25 мм и для коэффициента его неоднородности, равного 0,5.

Дополнительно отметим, что поддержанию транзитного судового хода вдоль островов Березовый и Сохатик могло бы способствовать устройство выхода Правой протоки в главное русло между острова­ ми Ж и К и далее через правую емкость нижней плесовой лощины Н. Быстрянского переката (см. рис. 60). Однако, в этом-'случае не­ обходимо будет выполнить значительные дноуглубительные работы по сопряжению Правой протоки с главным руслом реки и выпрявительные работы по перекрытию Быстрянской протоки повышенной запрудой в районе острова К-

кавности и который в прошлом являлся особо затруднительным. В отличие от предыдущих примеров, здесь дается описание схемы ког репного улучшения многорукавного участка, которая в значитель­ ной своей части является уже осуществленной. Приводимые же к этой схеме,проектные соображения по дополнительному составу мероприятий на участке являются логическим завершением путе­ вых работ по надежному .закреплению принятого положения судово-

то хода и дальнейшему снижению объемов эксплуатационного дно-, углубления на всех пяти перекатах затруднительного участка.

Участок расположен в крупном расширения современной долины реки, достигающей в средней его части 8—10 км. При этом поймен­ ные массивы оказываются развитыми со стороны лишь левого бере­ га и являются достаточно высокими (до 6—8 м над проектным уров­ нем воды). Пойма изрезана рукавами и полоями, а основное русло почти на всем его протяжении разделено на рукава, из-за чего су­ довой ход часто менял свое положение в плане. К, наиболее мощно­ му рукаву на пойме следует отнести Шаняевский, в нижней своей части носящий название Тядемский. От этого рукава ответвляются' еще несколько рукавов и полоев,' оказывающие вплоть до настоя­ щего времени существенное влияние на состояние Третьего, Четвер­ того и Пятого перекатов.

Пойменные массивы и острога сложены, в основном, песками и супесями, хотя в отдельных местах встречаются прослои суглинков и глин, что и обуславливает поступление большого количества на­ носов в весенний период в основное русло. Хотя на рассматривае­ мом участке и имеется три перевала потока от одного берега к дру­ гому, однако на всем его протяжении направление весеннего тече­ ния в общем следует направлению основного русла реки. Следова­ тельно, главной причиной образования здесь большого количества рукавов и перекатов можно считать особенность геологического строения русла. С одной стороны берега сложены относительно рыхлыми легко размываемыми породами, а с другой стороны, ложе реки на значительном протяжении подстилают Прослойки' глины и

ходе речного процесса получают беспорядочный характер. При про­

приходилось выполнять один раз в два года с целью подрезки лево­ бережных песков. Однако в дальнейшем число работ на этих пере­ катах и их объемы значительно возросли, особенно в годы, когда судовой ход оказывался в левом от острова Подгорного рукаве (1946—1954 гг.). При этом оба переката приходилось разрабаты­ вать по несколько раз в навигацию, несмотря на начатые в 1952 г. работы по перекрытию устья Меледичного рукава. Наибольшие за­ труднения возникают на перекатах в годы с высокими половодьями и, к тому же, в конце спада уровней. Именно в это время со стороны левых песков происходит интенсивное наращивание кос, суживаю­ щих здесь судовой ход и сдвигающих его к камням горного правого берега.

Наряду с описанными выше перекатами большие осложнения для судоходства возникали на Третьем'перекате, из-за наличия на . 142

нем каменистых включений и периодического перемещения судового хода из основного русла в обходные рукава, развивающиеся с левой' стороны островов Прутняк или Шаняевский (смрис. 61). При этом судовой ход огибал почти в поперечном направлении приверх остро­ ва Горбичев и выходил в район средней части Третьего переката. Так, например, в прошлом столетии (1878 г.) судовой ход здесь раз­ мещался, как и в настоящее время, вдоль правого берега. В начале этого столетия он стал постепенно смещаться к левому берегу в район истока Шаняевского рукава и до 1940 года занимал положе­ ния как в рукаве между островами Прутняк и Шаняева, так и в ру­ каве слева от последнего. Примерно с 1943 года судовой ход после выполнения капитальной прорези через каменистые гряды в районе о. Прутняк снова переместился в основное русло (правый рукав), где находится по настоящее время. На этом перекате в отдельные годы образовывались вдоль островов Прутняк и Горбичев значи­ тельные нерабочие емкости, вызывавшие свальные в них течения и способствовавшие развитию слева от острова Подгорный несудо-- ходного рукава. Вероятнее всего главная причина образования этих нерабочих емкостей кроется в отжимном воздействии здесь право­ бережных косовнизнаправленных каменистых гряд. Поэтому устой­ чивое положение судового хода 'в этом районе затруднительного участка можно обеспечить за счет перекрытия левобережных емко­ стей системой полузапруд и разработкой правобережных каменис­ тых подводных гряд, что, как далее увидим, и было сделано Управ­ лением пути.

Основные работы, по коренному улучшению многорукавного участка были начаты Управлением пути после выполнения в 1957 году на нем экспедицией МГУ русловых исследований по широкой

углубления каменистых участков русла на Третьем и Четвертом пе­ рекатах) явился результатом реализации предложений экспедиции МГУ, которые сводились к следующему:

Пятом перекате.

Общей идеей перечисленных мероприятий являлось использова­ ние в качестве ведущего достаточно прочного правого высокого бе­ рега с оставлением всех „наиболее подвижных элементов, . русла по одной из сторон судового хода, что в достаточной степени гаранти­ рует последнему устойчивость и позволяет возводить выправительные сооружения, не опасаясь того, что они могут оказаться в буду­ щем на фарватере.

Процесс осуществления схемы коренного улучшения этого мно-

горукавного участка занял более 10 лет и в настоящее время его еще нельзя считать законченным. В целях более полного представ­ ления об эффективности построенных выправительных сооружений, ниже приводится для них краткая характеристика.

Запруды 1 и 2 в Меледичном рукаве строились (восстанавлива­ лись) почти одновременно в период 1962—1965 гг. из тюфячной кладки (первая) -и сплошной свайной стенки на укрепленном осно­ вании (вторая). Отметки гребней запруд превышают проектный уровень всего лишь на 1,0—1,5 м и поэтому они работают как низ­ кие меженные сооружения.

Верхние полузапруды 5 и 4 на Третьем перекате были также по­ строены низкими с отметками гребней, превышающими проектный уровень примерно на 0,5—1,0 м. При этом полузапруды были возве­ дены из каменной наброски соответственно в 1963 и 1964 гг.

Нижние полузапруды 5 и 6 на этом же перекате также выполне­ ны из каменной наброски, но уже в виде повышенных сооружений. Так, отметка гребня полузапруды 5 превышает проектный уровень почти на 2,0 м, а полузапруды 6 — Б пределах 4,8—5,6 м. Также в виде сооружения весеннего регулирования возведена на Четвёр­ том перекате полузапруда из каменной наброски 7, гребень которой возвышается над проектным уровнем воды на 4,5—6,0 м. Строитель­ ство этих трех полузапруд осуществлялось соответственно в 1964— 1966 гг., в 1965—1969 гг. и в 1969—1970 гг.

Небезынтересно отметить, что Управлением пути в последнее время для коренного улучшения затруднительных участков рек Сев. Двины и Вычегды используются как низкие, так и высокие выправительные сооружения. Это является особенно эффективным меро­ приятием для многорукавных участков рек, находящихся в свобод­ ном состоянии. Действительно, для условий реки Сев. Двины с ее относительно слабо устойчивым руслом и сравнительно мощным половодьем сооружения весеннего регулирования должны играть первостепенную роль.

Как уже отмечалось, описанного состава выправительных соо­ ружений оказалось недостаточно, чтобы надежно закрепить на уча­ стке принятое положение судового хода и существенно снизить экс­ плуатационные дноуглубительные работы, несмотря на то, что на Третьем перекате в районе размещения двух верхних полузапруд в 1964—1965 гг. была выполнена капитальная прорезь в каменистом грунте длиной 750 ж и шириной более 100 м. В частности, в текущую навигацию 1972 г. эксплуатационные дноуглубительные работы производились на четырех перекатах из пяти.

В последнее время наблюдается ухудшение состояния Второго переката, из-за вновь наметившегося здесь процесса развития ле­ вобережного рукава выше переката и формирования в основном ру­ сле песчаной отмели перед приверхом о. Прутняк ниже переката. Этому же явлению способствует процесс смещения вниз по течению верхнего для этого переката очень мощного приостровного побочня, имеющего, к тому же, несколько развитых промоин.

Заметные затруднения стали возникать и на Пятом перекате, изза отвлечения значительной доли потока в правобережные несудо­ ходные рукава нижерасположенного также многорукавного, но еще более затруднительного участка, и развития левобережных кос от устья Меледичного рукава.

Поэтому в целях полного исключения рассматриваемого участка из числа лимитирующих следует дополнительно построить в верх­ ней его части со стороны левого пойменного берега достаточно вы­ сокую струенаправляющую дамбу 8, а в нижней — повышенную полузапруду 9, но уже со стороны правого коренного берега. Соору­ жение 8 одновременно должно выполнять две задачи: а) перевод потока от левого берега к правому и б) снижение пропускной спо­ собности пойменных рукавов и полоев в весенний период и, следо­ вательно, уменьшение выносимых ими в основное русло наносов. Сооружение 9 совместно с верхним уже действующим сооружением 7 должны оформить для размещаемых здесь двух перекатов еди­ ный мощный с неразмываемым «основанием» правобережный побочень, обеспечивающий совместно с плечом правого коренного бере­

га надежный перевод потока от правого берега к левому и благо-1 ' приятно влияющий на отмирание правобережных несудоходных ру­ кавов нижёрасположенного затруднительного многорукавного уча­ стка. Кроме того, совместная гидравлическая работа сооружений 7 и 9 обеспечит здесь необходимый транзит наносов и исключит, тем самым, образование ниже устья Меледичного рукава направленных

всторону судового хода песчаных кос.

•К необходимым дополнительным мероприятиям следует Отнести камнеуборочные работы на Первом и Третьем перекатах, обеспечи­ вающие подрезки правой по течению кромки судового хода в местах размещения подводных каменистых гряд. Отвалы грунта от этих подрезок целесообразно использовать на Первом перекате для пе­ рекрытия побочневых промоин, а на Третьем перекате — для лока­ лизации нерабочих вдольбереговых емкостей (см. рис. 61), что Угь равлением пути делалось и ранее при выполнении камнеуборочных' работ на этих перекатах. Кроме того, при разработке нижней каме­ нистой гряды Третьего переката отвал грунта целесообразно раз­ местить со стороны левого приостровного берега и оформить в виде поперечных сооружений, усиливая этим полезную работу имеющей­ ся у этого берега системы полузапруд.

Полезным мероприятием будет также дальнейшее углубление (на 0,5—1,0 м) ранее выполненной в районе размещения полуза­ пруд 3 и 4 капитальной-прорези в каменистом грунте, что позволит привлечь в-основное русло еще больший расход воды и повысит эффективность работы сооружения 8.

рукаву. После строительства сооружения 8 этот подход к селению возможно нарушится. Поэтому в схеме коренного улучшения участ­ ка (см. рис. 61) оставлены неперекрытыми Тядемский рукав, явля­ ющийся продолжением Шаняевского рукава и обеспечивающий водные подходы к этому селению снизу, а также ответвляющийся от Шаняевского рукава поперечный рукав, устье которого примыка­ ет к основному рукаву в районе размещения полузапруд 4 и 5.

В верхней части участка вдоль левого пойменного берега наблю­ даются довольно-таки сильные прижимные течения. Во избежание обхода сооружения 8 потоком вокруг его корня целесообразно пре­ дусмотреть крепление вогнутого берега, главным образом, перед этим сооружением (обозначено на рис. 61 цифрой 10). Отмеченные прижимные течения, в свою очередь могут вызвать неблагоприят­ ные воздействия плывущих льдин на речной откос продольной дам­ бы 8. Поэтому конкурирующим вариантом может оказаться здесь высокое поперечное сооружение, перед которым будет формиро­ ваться в период ледохода неподвижное или малоподвижное ледя­ ное поле, защищающее это сооружение от возможного разрушения. На это обращается внимание, потому, что на р. Б. Сев. Двине усло­ вия весеннего и даже осеннего ледоходов являются относительно тяжелыми и нередко сопровождаются заторными явлениями. В ча­ стности, на данном участке заторные явления наблюдались в прош­ лом, в его верхней части.

Отмеченные выше проектные соображения по дополнительному составу путевых мероприятий на участке включены Управлением пути в перспективные схемы улучшения судоходных условий р. Б. Сев. Двины на текущую и ближайшую пятилетки.

Приведенные в этом параграфе схемы коренного улучшения судоходных условий на многорукавных затруднительных участках, конечно, не охватывают все случаи, которые могут встретиться в практике путевых работ на таких участках. Однако, в этих схемах достаточно полно отражена реализация приведенной в § 3 класси­ фикации многорукавных затруднительных участков и изложенных в § 4 принципов и положений по коренному улучшению таких участ­ ков свободных рек. Стремление же к широкому охвату разных по геоморфологии многорукавных участков и различных факторов, способствующих устойчивости судового хода на таких участках, обусловило рассмотрение большого количества схем по их коренно­ му улучшению.

Кроме того, в рассмотренных схемах улучшения многорукавных

•участков по возможности учтены соображения, позволяющие иск­ лючить отрицательное воздействие выправительных сооружений на характер прохождения ледохода. В частности, в них обеспечивается надежное сопряжение разветвлений с подходными устойчивыми однорукавны'ми участками, не вызывающими, судя по их плановым