Инженерное регулирование русла Иртыша

Журнал Речной транспорт №1 2009г

Эволюция русел (русловой процесс) - процесс многофакторный и сложный, оказывающий чаще всего негативное воздействие на объекты хозяйственной деятельности человека, расположенные по берегам рек.

Ребковец А.В.
кандидат технических наук, генеральный директор ЗАО "Ленгипроречтранс"

Боровков С.В.
кандидат технических наук, ЗАО "Ленгипроречтранс"

Николаев В.Ф.
кандидат технических наук, ЗАО "Ленгипроречтранс"

Примером такого воздействия в начале 70-х годов XX века стали изменения, произошедшие с устьевым участком одной из крупнейших рек России - Иртышом. В области города Ханты-Мансийск из-за развития извилистости русла (Северной и Южной излучин) была интенсивно размыта береговая полоса и значительно занесены водные подходы к причалам речного вокзала (рис. 1 и 2).

План участка в 2008 году с нанесенным полложением русла в 1964 году и прогнозным его положением на 50 лет

Рис.1. План участка в 2008 году с нанесенным полложением русла в 1964 году и прогнозным его положением на 50 лет

Решением возникшей проблемы по заданию правительства Ханты-Мансийского автономного округа - Югры занялись специалисты института ЗАО "Ленгипроречтранс" совместно с коллегами из Государственного гидрологического института (ГГИ).

Меандрирование

Спустя почти 40 лет фактические потери перспективной территории района Восточный г.Ханты-Мансийск составили порядка 200 га при темпах размыва береговой полосы Северной излучины от 15 до 20 м в год. Эффект размыва особенно выражен на прижимном участке в районе недавно построенной автодороги.

С целью обеспечения нормального функционирования расположенного здесь же речного порта, в разные годы в протоке Самаровская проводились дноуглубительные работы, объем которых достигал порядка 600 тыс. м3.

Из приведенной схемы (р.Иртыш от г.Ханты- Мансийск до 70-го км по судовому ходу) видно, что развитие и смещение излучин русла произошло в границах достаточно широкой поймы (в научной литературе данный процесс называется меандрированием). По многочисленным старицам на пойме реки можно проследить прежние положения русла на многие десятилетия назад. Схему эволюции речных излучин можно описать следующим образом: формируется начальный изгиб, затем образуется излучина, растет и достигает предельного значения ее кривизна, происходит спрямление (прорыв) излучины, и затем цикл ее развития повторяется. Этот процесс носит длительный, многолетний характер.

К настоящему времени Северная излучина достигла той степени кривизны, при которой в экстремальных условиях высоких половодий может начаться процесс естественного спрямления русла. Очевидно, что он будет носить неуправляемый характер и в условиях близости города может иметь крайне нежелательные последствия.

Упреждающее спрямление

Чтобы переломить ситуацию, необходимо осуществить инженерное вмешательство в развитие реки, а именно - устроить подконтрольное человеку упреждающее спрямление. Такой метод широко применяется на практике. Например, успешно реализованы проекты на Вычегде, Дону, Оке, а также ряде сибирских рек, в том числе Конде.

Сложность решаемой задачи заключается в некоторой противоречивости хозяйственных целей. С одной стороны, необходимо существенно сдержать развитие Северной излучины и увеличить водность протоки Самаровская. С другой - увеличение водности в протоке Самаровская не должно оказать негативного влияния на объекты водного транспорта, расположенные по правому берегу протоки. Таким образом, все сводилось к поиску и обоснованию оптимального способа регулирования речного потока как определяющего фактора руслового процесса.

На первый взгляд может показаться, что существует вполне реальный альтернативный выход - закрепить размываемые берега русла и проводить ежегодные дноуглубительные работы в протоке Самаровская. Конечно, это возможно, но технически и экономически нецелесообразно, так как свободная высота берегоукрепительных сооружений с учетом прогнозных размывов дна (рис. 2) может составить до 35 м!

Совмещенные поперечные профили Северной излучины р.Иртыш за период 1984-2008 годов в характерном створе (№57б)

Рис.2. Совмещенные поперечные профили Северной излучины р.Иртыш за период 1984-2008 годов в характерном створе (№57б)

Для обоснования вариантов по регулированию руслового процесса были выполнены следующие исследования:

Планы течений на математической модели

Рис.3. Планы течений на математической модели:
а - современное состояние русла (без мероприятий);
б - основной вариант (спрямляющий канал и прорезь в протоке Самаровская)

  • инженерные изыскания на участке, в том числе топографогеодезические, гидрографические, инженерно-геологические, инженерно-экологические и инженерно-гидрологические работы;
  • изучение гидравлики речного потока с выполнением гидравлического (физического) моделирования в лабораторных условиях и математического моделирования в компьютерной моделирующей системе ЗАО "Ленгипроречтранс" (рис. 3).

В результате было предложено осуществить спрямление русла путем устройства (рис. 4):

  • спрямляющего канала средней шириной 200 м и глубиной до 13 м на левобережной пойме Северной излучины;
  • подводной прорези шириной 200 м и глубиной до 2 м в протоке Самаровская на безопасном расстоянии от причалов речного порта.

В связи со значительными объемами предполагаемых земляных работ остро стоял вопрос о размещении отвалов извлекаемого грунта. Было рассмотрено два пути:

  • транспортировка грунта на правобережную пойму - перспективную городскую территорию с выведением поверхности отвала на незатопляемую отметку;
  • расположение грунта на левобережной пойме по обе стороны спрямляющего канала.

Наиболее привлекательным с точки зрения развития г.Ханты-Мансийск, но и весьма затратным оказался первый вариант.

Выполненная оценка гидравлического эффекта инженерных мероприятий по спрямлению р.Иртыш показала, что устройство только спрямляющего канала и водопропускной прорези будет недостаточно для снижения темпов развития Северной излучины и размыва ее правого прижимного берега. Поэтому наряду с мероприятиями по спрямлению следует провести крепление берега, тем более что специалистами доказана не только техническая возможность, но и экономическая целесообразность данной работы.

Схема сооружений по спрямлению р.Иртыш

Рис.4. Схема сооружений по спрямлению р.Иртыш

Все права защищены
Перепечатка материалов возможна
только при наличии активной ссылки на источник
Изм. Кол.уч. Лист №док. Подпись Дата
  © ЗАО "Ленгипроречтранс", 2016 Стадия Лист Листов
  116
 
Инженерное регулирование русла Иртыша ЗАО "Ленгипроречтранс"
Designed by DAD