Для сохранения пляжей на обозначенных проблемных участках необходима подсыпка галечного материала в объеме дефицита. Дефицит вследствие выноса вдоль берега на участках 1 и 3 составляет соответственно 60 м3м-1год-1 и 25 м3м-1год-1. Дефицит вследствие ухода материала в каньоны оценивается как 26-27 м3м-1год-1. Следовательно, потребуется подсыпать около 90 м3м-1год-1 на участке 1 и около 50 м3м-1год-1 на участке 3.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Леонтьев И.О. Влияние порта на динамику Имеретинского берега // Int. Journ. for Computational Civil and Struct. Engineering. 2011. V. 7. Issue 2. P. 85-89.
2. Справочные данные по режиму ветра и волнения Балтийского, Северного, Черного, Азовского и Средиземного морей // Российский морской регистр судоходства / Л.И. Лопатухин, А.В. Бухановский, С.В. Иванов, Е.С. Чернышева. 2006. 452 с.
3. Леонтьев И.О. Прибрежная динамика: волны, течения, потоки наносов. М.: ГЕОС, 2001. 272 с.
4. Пешков В.М. Галечные пляжи неприливных морей. Основные проблемы теории и практики. Краснодар: Эд Арт Принт, 2005. 444 с.
Ин-т океанологии РАН Поступила в редакцию
10.05.2012
MODELING THE COAST DYNAMICS OF THE IMERETINSKAYA LOWLAND
I.O. LEONT'YEV
Summary
It is shown that the coastline near the canyon Novyi is characterized by a rapid recession (about 7 m/y). Simultaneously the coast prominence at Cape Konstantinovskyi is truncated (4 m/y), and the eroded material is mainly transported into adjacent canyons. At the east ledges of the canyons Novyi and Konstantinivskyi the wave refraction leads to the energy concentration and the increase of longshore drift capacity. Because of intensive incision the drift of deposits will after sometime run out. In order to save the beaches a pebble material should be placed into eroded coast sections (90 and 50 m3m-1y-1, respectively).
УДК 551.435.1:551.438.5:625.74(282.251.2)
© 2013 г. П.Н. РЕЗНИКОВ
ДЕФОРМАЦИИ РУСЕЛ ПОЛУГОРНЫХ РЕК В МЕСТАХ МОСТОВОГО
СТРОИТЕЛЬСТВА (НА ПРИМЕРЕ РЕК ВОСТОЧНОЙ ХАНДЫГИ И АБАКАНА)
Постановка проблемы
Потребность в прогнозе русловых деформаций возникает при проектировании любых инженерных сооружений на реках, в том числе мостовых переходов, и отражена в многочисленных нормативных документах, содержащих методики их прогноза и учеты [1-4]. Однако на практике при проектировании часто возникают сложности, связанные с недостаточной изученностью пересекаемых рек, пробелами в нормативных методиках или недостатком квалификации тех, кто этот прогноз должен осуществлять. В частности, трудности вызывает прогноз деформаций русел рек, формирующихся в условиях горного или предгорного рельефа.
При проектировании мостов основное внимание уделяется прогнозу деформаций, которые вызовет само сооружение (общий и местный подмостовой размыв), и в меньшей степени учитываются естественные русловые деформации. Русло рассматривается как неизменное, стабильное, пассивное. Это проявляется, в том числе, в том, что наиболее распространенная в настоящее время методика расчетов отверстий мостов [4] разработана для рек в равнинных условиях, с относительно устойчивым руслом, деформации которых протекают обычно не очень интенсивно и имеют принципиально иной характер, чем русловые деформации горных и полугорных рек.
Горные реки отличаются от равнинных прежде всего гидравлическим режимом. В качестве критерия перехода от равнинных рек к горным можно использовать величину критического уклона 1кр [5, 6]: на равнинных реках уклоны не превышают критического, течение спокойное; на горных уклоны выше критического, течение бурное. Полугорные реки обладают переменным характером течения при смене фаз водного режима, имея спокойное течение в межень и бурное в паводок. Горные и полугорные реки обладают значительно большей, чем равнинные реки, транспортирующей способностью при равных объемах водного стока, большей кинетической (при значительных уклонах и скоростях течения) и потенциальной (определяемой их высотным положением) энергией. При этом в горах и предгорьях разнообразные склоновые процессы на водосборе и на склонах долин обеспечивают обильное поступление обломочного материала в их русла. В результате для таких рек характерна значительно большая динамика русловой системы.
Наиболее распространенный и закрепленный в основных нормативных документах в сфере строительства метод прогноза русловых деформаций основан на гидроморфологической теории руслового процесса и соответствующей типизации русловых процессов, разработанной в Государственном гидрологическом институте (ГГИ). Первый вариант этой типизации был предложен И.В. Поповым [7], в дальнейшем она была развита во многих публикациях сотрудников ГГИ. В наиболее завершенном виде она была опубликована в 1982 г. в монографии [8]. Однако сами авторы оговариваются, что предлагаемая ими типизация "не может претендовать ни на всеобщую исчер-пываемость, ни на непогрешимость" [8, с. 56]. При ее разработке использовались в основном материалы исследований по равнинным рекам СССР, что безусловно ограничивает ее применимость. Русловые процессы на горных и полугорных реках в этой типизации отсутствуют.
Таким образом, хотя в нормативной и методической литературе и постулируется необходимость учета "типа руслового процесса" при проектировании, возможность такого учета существует не всегда, поскольку "стандартные" методики прогноза русловых деформаций на горных и полугорных реках неприменимы. Поэтому нередки случаи, когда при проектировании или совсем не учитываются горизонтальные русловые деформации, или делается попытка "подогнать" реку под один из "типов руслового процесса" нормативной типизации, несмотря на явное несоответствие имеющих место на реке русловых переформирований описанным в нормативных документах схемам деформации. В качестве примера, демонстрирующего сложности, возникающие при прогнозе русловых деформаций на полугорных реках, можно привести реки Восточную Хандыгу и Абакан.
Восточная Хандыга
Река Восточная Хандыга - правобережный приток Алдана, берет начало на западных склонах хр. Сунтар-Хаята. Почти на всем протяжении она имеет характер горной реки. В нижнем течении она становится полугорной. Площадь водосбора реки в створе проектируемого мостового перехода составляет - 9920 км2.
Стационарные гидрологические наблюдения на р. Восточной Хандыге не проводятся, в гидрологическом отношении река не изучена. Основные гидрологические характеристики были получены методом гидрологической аналогии. Максимальные
Максимальные расчетные расходы воды р. Восточная Хандыга
Вероятность превышения, % 1 2 3 5 10 25
Расход, м3/с 4420 3840 3540 3090 2470 1770
Таблица 2
Гранулометрический состав руслового аллювия р. Восточной Хандыги в створе проектируемого мостового перехода (по данным ОАО "Иркутскгипродорнии")
Размер ячейки сита, мм 200 70 40 20 10 5 2 1 0.5 0.25 0.1 0.05 <0.05
Количество частиц,% 10 2.7 28 20.2 11.1 6.7 4.3 1.6 2 3.5 3.4 1.1 5.4
расчетные расходы воды различных вероятностей, полученные по редукционной формуле [9], приведены в табл. 1.
Исследуемый участок расположен в низовьях реки, в 7 км выше места впадения в р. Алдан. Уклон в створе перехода составляет 1.85 %о, ширина основного русла около 150 м, ширина долины около 9 км. Русло на всей ширине сложено галечным аллювием, данные по гранулометрическому составу частиц руслового аллювия представлены в табл. 2, средневзвешенный диаметр 53.5 мм.
Морфологически русло представлено пойменно-русловыми разветвлениями [10]. Коэффициент разветвленности русла 5 = 2//Бр (здесь Бр - ширина русловой зоны между внешними берегами крайних протоков, 2/ - суммарная ширина русла и протоков) равен для участка перехода 0.18. Зона активного перемещения наносов в период повышенной водности имеет ширину 500-700 м; здесь расположены обширные прирусловые отмели (побочни, осередки), занимающие более 50% ширины меженного русла (рис. 1).
На участке расположения строящегося мостового перехода происходят интенсивные горизонтальные русловые деформации. Сопоставление космических снимков, выполненных в июне 2006 г. и в августе 2010 г., показало, что перемещение русла за этот период в створе мостового перехода составило 200 м, т.е. превысило меженную ширину основного русла (рис. 2). За паводочный период 2010 г. на участке непосредственно выше мостового перехода отступание левого берега достигло 30 м. При этом угол пересечения оси мостового перехода и меженного русла изменился с 90° до 35°, что должно оказать сильное влияние на безопасность мостового перехода.
Характер водного режима реки, частые резкие подъемы и спады уровней и вызванные ими скачкообразные изменения направления динамической оси потока приводят к расширению русла, снижению его устойчивости. Русло реки распластано, что выражено в такой морфометрической характеристике как относительная ширина русла Б/к (где Б - ширина, к - глубина потока в м), которая составляет примерно 110.
При проектировании мостового перехода динамика планового положения русла, т.е. горизонтальные русловые деформации, не были учтены. Обширные прирусловые отмели, по сути, являющиеся частью паводкового русла реки, были расценены как пойменные массивы, слабо подверженные деформациям. В результате береговые опоры моста, которые должны сооружаться на устойчивых участках поймы, были запроектированы на динамичных, не закрепленных растительностью прирусловых отмелях
Рис. 1. Космоснимок участка р. Восточная Хандыга (течение справа налево)
Рис. 2. Изменение положения русла р. Восточная Хандыга за период с 02.06.2006 по 11.08.2010 (течение справа налево)
Положение русла: 1 - 02.06.2006 г., 2 - 11.08.2012 г.
(побочнях). Отверстие моста, таким образом, оказалось меньше зоны активных русловых деформаций, что может привести к авариям и увеличит стоимость эксплуатации сооружения.
Абакан
Другим примером реки, русловой анализ и прогноз русловых деформаций на которой представляет трудную задачу, может служить Абакан в Хакассии. В отличие от Восточной Хандыги, эта река хорошо изучена, на ней есть несколько гидрологических постов (табл. 3), ряды наблюдений за стоком насчитыва
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.