Гидротехнические мероприятия по пропуску зимних расходов воды в нижнем течении Сырдарьи Часть 3

Напротив ЦКЗ русло резко поворачивает в правую сторону. Угол поворота 1080, что делает участок ниже поворота возможным местом заторообразования. Во избежание повторного прорыва при очередных заторах здесь рекомендован устроить разгрузочный прокоп (нижний контур рисунка 6).

1-проектное начало прокопа, 2- рекомендуемое начало прокопа

Рисунок 5 – План набережной и прокопа в границах г. Кызылорда

Рисунок 6 – Месторасположение прокопов на участке реки Кызылорда-Айтек

Возле пос. Александровск река имеет поворот налево. В прохождении ледохода на этом участке резко повышается уровень воды, вероятность возникновения зажора и прорыва дамбы. Рекомендованио устроить разгрузочный прокоп для разделения расхода воды в периоды скопления льда (верхний контур рисунка 6).

На этом участке было снято 17 поперечников и произведено продольная запись эхолотом по средней линии реки при расходе 480 м3/с.

Оценка пропускной способности русла. Оценка реальной пропускной способности русла проводилась в период натурных исследований в сентябре 2004 г. Поперечные съемки русла и поймы реки на характерных участках и продольное нивелирование реки по уровню воды совмещались измерением живого сечения в поперечном направлении и средней скорости потока.

Реальная пропускная способность русла в настоящее время значительно ниже, чем в естественном режиме реки. В период открытого русла на участке от Шардаринского гидроузла до гидропоста Томенарык она находится в пределах 900…1500 м3/с, ниже Томенарыка до Кызылординского гидроузла – 700…1000 м3/с, ниже Кызылорды до пос. Жосалы – 500…800 м3/с (вместе с протокой Караозек) и ниже Казалинского гидроузла – 400…500 м3/с. В зимний период пропускная способность снижается в зависимости характера ледохода до 50%.

Результаты исследований показали, что на участке Кызылорда-Айтек расходы можно увеличить в 1,5 раза и ледоход пропустить без осложнений, если будут проведены первоочередные водохозяйственные мероприятия по увеличению пропускной способности русла.

Оценка заносимости русла. С целью определения объемов песчаных отложений были изучены поперечное сечение русла и поперечные размеры песчаных отложений. Изучение проводилось совмещением космо – и аэроснимков участка реки с записями продольного эхолотирования дна русла.

В результате этих измерений на участке Кызылординский гидроузел – Айтек были получены контуры песчаных отложений, наиболее объемные по площади и создающие условия для подъема горизонта воды при ледоходе.

Исследования показали, что в русле на всем его протяжении имеются песчаные отложения, попеременно расположенные с обоих берегов реки. Отложения увеличиваются в размерах на поворотных участках, занимая почти 1/2…1/3 ширины русла со стороны выпуклого берега.

Расчеты по определению объемов песчаных отложений показали, что на рассматриваемым участке реки, по данным настоящих измерений, отложено примерно 1 млн. м3 песка (таблица 1).

Такие же песчаные отложения имеются на участке реки Томенарык-Кызылорда, Айтек-Жосалы, выше Казалинского гидроузла и между гидросооружениями на устьевом участке реки. Наиболее эффективным способом определения их объемов являлось эхолотирование дна реки и последующее перенесение контуров песчаных отложений на карты. Для обоснования эффективности применения землесосных снарядов на этих участках требуется продолжить начатые исследования.

Таблица 1 – Объемы песчаных отложений русла р. Сырдарья на участке Кызылорда – Айтек

№№ попереч- ников	Место отложения	Параметры отложений	Параметры прорезей
lотл. м	bотл. м	hотл. м	Wотл. тыс. м3	bлр. м	hс. м	ппр.	Wпр. тыс. м3
1	Левый берег	600	68	1,5	40,8	4,0	1,0	2	4,8
2	Левый берег	350	67	1,0	23,5	4,0	1,0	2	2,8
4	Правый берег	500	65	2,0	65,0	4,0	2,0	3	12,0
5	Левый берег	700	47	2,0	49,4	4,0	1,0	2	5,6
6	Левый берег	750	49	2,0	73,5	4,0	2,0	2	12,0
7	Левый берег	520	149	1,5	116,2	4,0	1,5	6	18,7
8	Правый берег	625	182	2,0	222,5	4,0	2,0	2	10,0
10	Левый берег	1250	120	1,5	225,0	4,0	1,5	8	60,0
11	Левый берег	250	45	2,5	28,1	4,0	2,5	1	2,5
12	Левый берег	600	94	1,0	56,4	4,0	1,0	3	7,2
13	Правый берег	600	103	1,0	61,8	4,0	1,0	2	6,4
15	Левый берег	1000	110	1,5	110,0	4,0	1,0	3	12,0
16	Правый берег	500	23	2,0	11,5	4,0	2,0	1	4,0
17	Правый берег	200	47	1,5	9,4	4,0	1,5	1	1,2
ИТОГО					1093,1				159,2

Практика механической очистки русла рек показывает, что наибольший эффект при применении землесосных снарядов дает схема очистки контура отложений продольными прорезями, размеры которых определяются расчетом. При расчете учитываются показатели снарядов, мощность отложений и характеристики потока и грунта, слагающего дно русла. Объем грунта, разрабатываемый землесосными снарядами в прорези в зависимости от этих условий составляет от 15 до 30 процентов от объема отложений. В данном случае объем очистки земснарядами без учета грунтовых условий составляет (159,2/1093,1) х 100 % = 14,6 % от объема песчаных отложений, что равен при соотношении песчаной массы 1:4 к воде 637 тыс. м3 пульпы.

Совершенствование метода искусственного спрямления русла. Наиболее надежным средством борьбы с наводнениями (как летними, так и зимними) является регулирование стока реки с помощью водохранилищ, сезонных водоаккумулирующих емкостей.

В целях регулирования русла и снижения риска прорыва дамб или коренного берега в сильно изогнутых в плане излучинах в некоторых случаях эффективнее проведение искусственного спрямления, которое значительно снижает уровень паводковых вод и улучшают условия прохождения ледохода.

Разработана схема устойчивого в плане русла, очерченная по сопрягающимся дугам окружностей с радиусами R1=7Вуст и R 2=3,5Bуст, где Вуст – устойчивая ширина реки по урезу воды на прямом участке. Кривые с радиусом R <3,5 Вуст не рекомендуются, так как при более крутых поворотах наблюдается отрыв струй и образование отмелей на выпуклой стороне берега. Отдельные кривые сопрягаются между собой прямой вставкой Lпр= Вуст. В дальнейшем схема была усовершенствована для прокладки трассы спрямления речных излучин (рисунок 7).

Рисунок 7 – Схема трассы устойчивого русла по С. Т. Алтунину с дополнением автора

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе изучена проблема использования стока реки Сырдарья в зимний период. Анализ материалов гидрологических ежегодников, теоретические и натурные исследования выявили ряд факторов, обуславливающих зимние затруднения.

1. Происходит антропогенное изменение внутригодового распределения стока, т. е. увеличение зимнего и уменьшение летнего стока, которые вызывают формирование ледостава на высоком уровне воды, при котором образование затора чревато прорывом дамбы и наводнением (зимнее затруднение), и дефицит воды для орошаемых земель, естественных пастбищ, заливных сенокосов и эколого-хозяйственных озерных систем (летнее затруднение), что приводит к огромному моральному и материальному ущербу, сокращению площадей орошаемых земель, уменьшению продукции растениеводства, животноводства, рыбного хозяйства и т. п.

2. Для нижнего течения реки характерна морозная зима, которая формирует устойчивый ледостав, в такие годы преждевременное потепление и повышенный зимний расход в пределах 800- 900 м3/с ниже Шардаринского гидроузла вместе с притоком р. Арысь создают определенные сложности в период образования ледостава и вскрытия реки; следует ожидать заторно-зажорные явления не только в периоды прохождения ледохода, но и в середине зимы. В отдельные годы толщина льда на участке Кызылорда-Жосалы достигает 50-70 см, а в Казалинске – 90-110 см. В этих условиях на отмеченных участках реки возникают заторы, подъем уровней и прорыв дамб, борьба с которыми требует определенных материальных и моральных затрат.

3. Воздействие вышеотмеченных антропогенных факторов в сочетании с природными ставит под вопрос возможное восстановление и экологическое возрождение региона. В этих условиях приоритетными научными задачами являются разработка гидротехнических мероприятий по регулированию зимнего стока в низовьях реки Сырдарья.

4. Формирование ледостава и образование заторов, переходящих к прорыву дамб и наводнениям имели место при естественном режиме реки, но с развитием водохозяйственного комплекса их воздействие можно уменьшить с помощью гидротехнических мероприятий (совместное использование Шардаринского водохранилища и Коксарайского контррегулятора, распределение стока реки в озерные системы, очистка русла и устройство спрямляющих прокопов на отдельных участках реки для увеличения пропускной способности русла и др.).

5. Разработана методика определения зимнего коэффициента К; значение К для реки Сырдарьи с сильно меняющимися из года в год условиями ледообразования из-за частого перехода температуры через «0» градусов применение гидрометерологического метода определения К дает удовлетворительные результаты и он может быть рекомендован с учетом метеорологических факторов.

6. Методика определения коэффициента К при изменяющейся шероховатости льда без учета изменения толщины льда и высоты стояния уровня может применяться при подсчете зимних расходов, когда температурный режим окружающей среды в зимний период изменчив и, где последние два фактора существенного влияния на значение К не оказывают.

7. Обосновано целесообразность проведения искусственного спрямления сильно изогнутых участков реки, где систематически наступает затороопасная ситуация при ледоходе.

8. Рекомендованы однократные и многократные предупредительные мероприятия по борьбе с заторами, которые направлены на регулирование стока льда посредством воздействия на процесс вскрытия реки, указывают пути ликвидации образовавшихся заторов и недопущения скопления льда при ледоходе и необходимость прогнозной оценки места образования затора и его мощности.

9. Проведена оценка заносимости русла с целью определения объемов песчаных отложений, изучены размеры песчаных отложений, которые показывают о наличии на участке реки Кызылординский гидроузел – Айтек песчаных отложений, попеременно расположенных с обоих берегов реки, они увеличиваются в размерах на поворотных участках русла, занимая почти 1/2…1/3 его ширины со стороны выпуклого берега.