Освоение пойменных земель путем регулирования русловых деформаций на примере реки Пяндж

Рахматов, Курбон Рахматович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Освоение пойменных земель путем регулирования русловых деформаций на примере реки Пяндж
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Освоение пойменных земель путем регулирования русловых деформаций на примере реки Пяндж"

На правах рукописи УДК 627.142:631.61

РАХМАТОВ КУРБОН РАХМАТОВИЧ

Освоение пойменных земель путем

регулирования русловых деформаций на примере реки пяндж

06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ДУШАНБЕ 2004

Работа выполнена на кафедре строительной механики и гидравлики Таджикского аграрного университета.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, Заслуженный работник Таджикистана КОМИЛОВ О.К.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, Носиров Н. К. кандидат технических наук, Фазылов А. Р.

Ведущее предприятие: НПО «ТаджНИИГ и М»

Защита диссертации состоится «2004 г. $ часмин., в аудит. на заседании Диссертационного Совета

К.737.003.01.

в Таджикском аграрном Университете по адресу: 734025 , г. Душанбе, пр. Рудаки, 146

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Таджикского аграрного Университета

Автореферат разослан « 4 » 2004 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, к.т.н., доцент И.И. Икромов

2004-4 5855

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Обеспеченность орошаемой пашней на душу населения для аграрных стран, к которым относится Республика Таджикистан, является главным показателем благосостояния народа и в нашей республике он составляет 0.11 га/чел. Это самый низкий показатель по сравнению с другими государствами Центральной Азии и в 2-2,5 раза меньше нормативного.

Сначала 60-ых годов XX века, интенсивное развитие получило мелиоративное освоение предгорных зон (склоновые земли), зачастую находящиеся выше источников водоснабжения и имеющие сложный рельеф поверхности, большие уклоны местности и сложенные средне - и сильно-просадочными грунтами, гарантированных постоянным водообеспечением за счет использования, в основном, систем машинного водоподъёма.

С учетом сегодняшних реалий, одним из альтернативных и вместе с тем, целесообразных вариантов, является освоение пойменных земель предгорных и равнинных участков рек Таджикистана. Последние требует проведения комплекса мер по регулированию русла и русловой деформации с учетом всех факторов, влияющих на руслообразовательный процесс в целом.

Анализ и оценка результатов проведенных исследований, по гидрологическому режиму реки, инженерно-геологическим характеристикам её ложа и поймы, демографической ситуации территории и др., позволяют констатировать, что при разработке и применении эффективных руслорегулировочных мероприятий, можно отвести угрозу размыва и затопления пойменных земель, паводковыми водами. Наряду с этим, они также обеспечат защиту населенных пунктов, дорог и других коммуникаций, расположенных до или после осваиваемых пойменных земель, от разрушительного действия водного потока.

В свете изложенного весьма актуальное значение приобретает освоение пойменных земель путем регулирования русловых деформаций, чему и посвящена данная работа.

Цель и задачи исследований. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований, разработать схемы и методы расчетного обоснования параметров планового и высотного регулирования русла на отдельных участках р.Пяндж; обосновать параметры искусственного русла надлежащей формы и размеров; разработать технологию формирования плодородного слоя почв пойменных земель и пути обеспечения их защиты от угрозы затопления и создания условий, для гарантийного их использования.

В соответствии с поставленной целью возникла необходимость решения следующих задач:

- изучение и обобщение материалов научно-исследовательских, проектных, строительных и эксплуатационных организаций, по вопросам регулирования русловых деформаций, путей использования пойменных земель на участке исследований р.Пяндж;

- проведение полевых обследований русловой, прирусловой и пойменных частей некоторых предгорных и равнинных участков р.Пяндж;

изучение гидрологического режима р.Пяндж и физико-географических условий формирования её стока;

- разработка теоретических основ и создание математической модели планового и высотного регулирование русла участка исследований, а также возможных способов создания устойчивого русла надлежащей формы и размеров;

- разработка технологии создания почвенного слоя на пойменных землях, их освоения и защита, а также выбор вида сельскохозяйственной культуры.

Объест и методика исследований. Учитывая специфику участка исследований (объект находится в приграничной зоне Таджикистана с Афганистаном, за линией инженерных сооружений пограничных войск), при изучении и разработке планово-высотного регулирования русла р.Пяндж, широко использованы научно-исследовательские и проектно-изыскательские проработки прошлых лет: совмещенный план положения р.Пяндж на участке исследования в 1904, 1933, 1947, 1977 и 1984 гг. в масштабе 1:50000; топографические карты 1943, 1957, 1961,1967 гг. в масштабе 1:100000 и 1977г. в масштабе 1:25000; гидрологические данные по постам на р.Пяндж с 1965 по 2000 гг; собственные экспериментальные исследования и исследования, проведённые, ранее, на модельной площадке института «Таджикгипроводхоз».

В соответствии, с целью и задачами (с учетом результатов собственных экспериментальных исследований), а также на основе анализа существующих данных других исследователей, объектом исследований определены русло, прирусловые и пойменные участки долинной части р.Пяндж, ложе, которого сложено гравийно-галечниковыми и песчаными отложениями, а средние уклоны водной поверхности составляют от 0,00137 до 0,00047. Выбранный участок длиной 45.3 км., по пойме, находится на границе Таджикистана и Афганистана (между пограничными знаками (ПЗ) №122 и №128).

На основе изученных материалов, удалось проследить, с большой

достоверностью, развитие русла р.Пяндж, на участке исследования, за почти вековую давность, что позволило выбрать и обосновать методику исследований.

Научная новизна.

1. Обоснована возможность и перспективность комплекса мероприятий по плановому и высотному регулированию русла реки, на характерных участках, а также защита и использование пойменных земель участка исследований;

2. Разработано плановое расположение русла с наименьшими береговыми деформациями;

3. Разработана технология создания плодородного слоя на пойменных землях, путем осаждения взвешенных наносов, приносимых паводковыми водами;

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанная математическая модель руслоформирования и рассчитанные, на основании теоретических разработок, параметры устойчивого русла позволяют увеличить орошаемые площади за счет освоения пойменных земель, а также защитить населенные пункты, дороги и другие народнохозяйственные объекты от угрозы затопления.

На защиту выносится:

1. Комплекс мер планово-высотного регулирования русла, на участке исследований, р.Пяндж, во взаимосвязи, с высотными положениями поверхности поймы и дна реки;

2. Теоретическое обоснование устойчивых параметров русла реки для пропуска руслоформирующих, паводковых и меженных расходов воды;

3. Технология создания почвенного слоя на пойменных землях, путем свободного отложения взвешенных наносов, транспортируемых при прохождении по руслу реки паводковых расходов;

4. Рекомендации по использованию пойменных земель для выращивания сельскохозяйственных культур.

Реализация работы. На основе результатов разработок и исследований составлена научно-обоснованная методика инженерного расчета и проектирования регуляционных сооружений, обеспечивающих устойчивость русла (на экспериментальном участке), освоение, гарантированное пользование и защиту пойменных земель, использованная (на площади 600 га выращивалась кормовые культуры и рис) в зоне погранзаставы Пархарского района.

Таджикистана - проблемы и перспективы рационального использования» (Душанбе, 13-14 мая 2003 г.), научно-практической конференции Таджикского аграрного университета «Соли 2003- соли оби тоза» (Душанбе, март 2003 г.), заседаний кафедры строительной механики и гидравлики, Ученом совете гидромелиоративного факультета Таджикского аграрного университета (ТАУ) и др.

Публикация. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах, которые приводятся в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 102 наименований.

Работа содержит 139 стр. компьютерного текста, 17 рисунков, 26

таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении приведено обоснование актуальности вопросов изучаемой темы, формулируются основная цель и задачи исследований, приводятся сведения о научной новизне, практическом значении, а также о реализации результатов и апробации.

Первая глава диссертации посвящена изучению современного состояния рассматриваемой научной задачи. На основе анализа и оценки материалов и проведенных собственных исследований, по гидрологическому режиму р.Пяндж, инженерно-геологическим и геоморфологическим характеристикам её ложа и поймы и т.д., автором, выявлены особенности освоения пойменных земель, в условиях предгорно-равнинной зоны Таджикистана.

В материалах главы определен тип русла на рассматриваемом участке, который относится к руслам с развитием деформаций по типу незавершенного меандрирования и пойменной многорукавности. Продолжительность периода развития руслового процесса по данному типу определена в 40-50 лет.

На основе изучения значительного количества научно-исследовательских работ, различных авторов (Абальянц С.Х., Авакян А.Б., Алтунин С.Т., Артамонов К.Ф., Барышников Н.Б., Великанов М.А., Величенко Ю.П., Гришанин К.В., Железняков Г.В., Ибадзаде Ю.А., Избаш C.B., Карасев И.Ф., Караушев A.B., Кабулия Г.С., Комилов O.K., Корюкин С.Н., Леви И.И., Лохтин В.М., Маккавеев Н.И., Мирцхулава Ц.Е., Мухамедов A.M., Наботов Д.Н., Потапов М.В., Розанов Н. П., Сатгаров М.А., Тахиров И.Г., Тер-Абрамянц Г.А., Шульц В.А. и др.) выявлены основные факторы, влияющие на руслообразовательный процесс рассматриваемого участка р.Пяндж; проанализированы результаты такого

процесса в разрезе почти 100 лет; дана качественная их оценка и указаны пути рационального использования существующих (сформировавшихся) форм русла. Установлено, что при образовании спрямлений не наблюдается переход русла в точности в какое-либо ранее существовавшее положение. Таким образом, рассчитывать на возвращение современного русла в ходе естественных деформаций в прежнее, предшествовавшее ему положение, нет оснований.

Исследуемый район расположен в поясе сухого климата с очень теплым летом и мягкой зимой. Для данного района характерна устойчивая, ясная, сухая и жаркая погода летом и неустойчивая - в холодный период года, когда выпадает основная масса осадков.

Общий характер уровенного режима р.Пяндж, на участке исследований определяется режимом стока воды, но связь уровней с расходом воды неустойчивая по причине русловых деформаций. В годовом разрезе наименьшая мутность воды отмечается в январе-феврале, затем, по мере увеличения водности реки, значения ее начинают возрастать, достигая своего максимума (апрель - май) гораздо раньше, чем наступает максимум расходов воды. Гранулометрический состав русловых отложений претерпевает значительные изменения, особенно в начале участка исследований, характеризующиеся как галечные и галечно - гравийные, постепенно переходящий к песчано-пылеватым, тогда как этот же показатель, по всей длине исследуемого участка существенных изменений не претерпевает.

Рельеф местности представляет собой плоскую равнину, образованную широкой поймой реки, простёртой в широтном направлении. В поперечном профиле долина р.Пяндж на рассматриваемом участке как видно (рис.1.) имеет ярко выраженное ассиметричное строение.

В геологическом строении рассматриваемого участка принимают участие, в основном породы четвертичного возраста и только в крайней западной части долины р.Пяндж, в районе ПЗ № 122 на поверхности обнажаются верхнепалео - геновая и нижненеогеновая красноцветная толща глин и песчаников, слагающих тектоническое поднятие Кара-Дум, прорезаемой здесь рекой.

Что касается гидрогеологических условий, то в долине нижнего течения р.Пяндж прослеживается один водоносный горизонт, гидравлически связанный с р.Пяндж. Глубина залегания уровня грунтовых вод, высокой поймы в основном находится в пределах от 0 до 3 м и изменяется в прямой зависимости от горизонтов воды в русле реки.

Вторая глава диссертации посвящена изучению и оценке современного состояния проблемы русловых деформаций и защиты пой-

менных земель от затопления паводковыми водами.

Геоморфологически, рассматриваемый участок р.Пяндж приурочен к одному из чередующихся расширений и сужений долины реки (рис.2.).

Анализ продольного профиля и планового очертания русла, показал, что вся выбранная, зона исследований, (расширения долины по уклонам и морфологии русла), может быть, разбита на три участка. При этом образуются: начальный участок протяженностью 37,2 км, характеризующийся русловой многорукавностью осередкового и островного типа (горной пойменной многорукавностью). Осредненные уклоны поймы р.Пяндж на выделенном участке изменяются от 0,0012-на расстоянии 15,4 км до 0,00174 -на расстоянии 21,8 км, т.е. наблюдается переломная точка с последующим увеличением уклона поймы; следующий, второй участок поймы длиной 7,4 км характеризуется пойменной многорукавностью, с различными видами руслового процесса по протокам (в основном незавершенное меандрирование). Уклоны поймы, на этом участке, составляют - 0,00047; замыкающий участок расширения долины 30,4 км характеризуется русловым процессом по типу свободного меандрирования, с элементами незавершенного меандрирования и пойменной многорукавностью. Осредненные уклоны поймы р.Пяндж, на замыкающем участке изменяются от 0,00070 - на

расстоянии 16,6 км до 0,00029 -на расстоянии 13,8 км, т.е. на участке наблюдается переломная точка с последующим уменьшением уклона поймы перед входом в очередное сужение долины р.Пяндж.

Таким образом, технически и технологически более верным является рассмотрение схемы регуляции русла р.Пяндж на всей зоне расширения долины. Это вызвано тем, что зарегулирование русла реки на ограниченных участках не дает гарантий коренного решения вопроса, в связи с возможностью свала русла р.Пяндж влево, по старой пойме и обхода слева уже зарегулированного русла, что уже когда-то было.

Реальная оценка характера русловых деформаций русла р.Пяндж, осуществлена на основе изучения и анализа совмещенного плана положения русла (на исследуемом участке) в разрезе 1904, 1933, 1947, 1977 гг.; топографических карт 1943, 1957, 1961, 1965 гг. 1977 г., и аэрофотоснимков 1977г.; космических фотоснимков 1972, 1974, 1975, 1976, 1978 гг.; а также гидрологических данных по постам на р.Пяндж и экспериментальных исследований.

Анализ совмещенных планов показал, что ситуация 1904 г. качественно отличается от современного и непосредственно предшествовавшего ему состояния русла. Переход русла из состояния 1904 г. к тому состоянию, которое в общих чертах сохранялось до момента недавно

происшедших спрямлений, явилось результатом сближения вогнутых, размываемых берегов хорошо развитых излучин, Кабали и Сияпата, разделенных в 1904 г. пойменным перешейком шириной 500 м.

Интенсивность происходящего переформирования, на исследуемом участке р.Пяндж, хорошо иллюстрируется изменением поперечного сечения русла в гидростворе Нижний Пяндж (рис.3.). В отличие от типичных побочней, эти формы на участке гидроствора не обсыхают даже в межень и характеризуются большой крутизной. Диапазон вертикальных деформаций русла, связанных с их движением, достигает 4 м, фронт гряды составляет около 150 м. При этом, скорость движения гряд - побочней в паводок, примерно равно 30 м/сут., а расход влекомых наносов приближенно оценивается в 150 кт/с, что составляет около 8-10% от расхода замеренных в 1965,1966 и 1978 гг. взвешенных наносов (2000 кг/с).

и 0 1 Дото

»м® ГОЛЭ.Т»

— 4ФЭ »гго

— 4« 11« газиго

Ш SM ш

| I и I О I До-го I

Рис. 3 Измерение поперечного сечения русла р. Пяндж (гс. Н.Пяндж).

Имитация на модели (исследования по выявлению механизма размыва и отложения наносов р.Пяндж проводились, ранее, на модельной площадке института "Таджикгипроводхоз") различных ситуаций позво-

лила получить достаточно определенные ответы о непосредственных причинах образования спрямлений. Экспериментальные исследования, (моделирование ситуации 1904г) проведенные, при различных характеристиках потока, в том числе, в условиях пропуска самого большого расхода воды, равного 5400 м3/с (в пересчете на модель -6,3 л/с), при отметке уровня воды на контрольном посту, равной 326,4 м, подтвердили наличие больших скоростей течения на участке поймы, где в последствии в 1966 г., развилось нижнее спрямление.

Следующая группа опытов была направлена на исследования гидравлических условий, присущих состоянию русла, непосредственно предшествовавшего современному, и морфологических обстоятельств, которые могли привести в 1966 г. к развитию спрямлений.

Последовательность и характер развития спрямлений, в ходе эксперимента с подачей в модель русла наносов, представленных широким гранулометрическим диапазоном, получили свое прямое подтверждение. Оценка и анализ всего комплекса результатов исследований предопределила необходимость создания математической модели руслоформирования по определенному створу, при пропуске характерных расходов.

При создании, данной модели, были учтены степень шероховатости дна, размыв и повышение отметок дна русла и др. В результате чего было составлено взаимосвязанное соотношение для определения глубины потока в руслах с прямым уклоном дна трапецеидальном поперечном сечении [ Яблонский B.C., 1961],

ср

'hл

kKJ

+ (1 -УК ytpy , j = abC%/gZ.( 1)

1 h л

кК;

-1

где а - коэффициент Кориолиса, согласно Н.Н.Павловскому для турбулентных потоков равен 1.1; Ь=0.5(с+ё) - средняя ширина (трапеции) потока в русле; С - коэффициент Шези; g - ускорение силы тяжести; % = 0.41 - константа Кармана; уклон дна русла.

Закономерности ламинарного движения воды в открытых руслах -изменение уровня в продольном сечении русла реки выражается

следующим уравнением: ( , N

*о(*2 -^1)

ср

Ау

г и ^

Ау

А/

-Б

Л у

(2)

Здесь, Иср, А/ и И2 - средняя глубина потока воды между створами №1 и №2, а также в них, соответственно. Функция Б(Ъ/кср) называется функцией Бахметьева и имеет следующий вид:

Б(Н)= |

ау

о Г

-1

(3)

Функция Б(Н), для значений v = 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5 табулирована в книге В. С. Яблонского. Для несвязных грунтовых отложений, значение неразмывающей скорости в обобщенном виде представляется:

К =ссШУ{И)

(4)

где а, р, у - некоторые опытно устанавливаемые коэффициенты и показатели степени, определяющие взаимосвязь величин среднего диаметра с глубиной потока и силой тяжести потока.

Поставляя в (4), вместо И, гидравлический радиус русла Я и высоту выступов А, можно также определить, неразмывющую скорость потока, используя, например, формулу Кнороза [1958]:

Гп =1.3^18

12 Я

(5)

где <1 - средний диаметр отложений, мм.

В третьей главе изложены основные результаты натурных обследований русловых деформаций на участке исследований, включавшие: обоснование и выбор участков реки для проведения натурных обследований; определение параметров устойчивого русла для пропуска руслоформирующих расходов; разработку технологии и рекомендации по подбору технических средств, для создания устойчивого русла.

Рассматриваемый, в диссертации, объект исследований (рис.2.) расположенный, между П3№128и№122, по гидроморфологическим

признакам, разбит на три расчетных участка: первый участок - от ПЗ №128 до №127/2, длиной по пойме 4375 м. Ложе русла и поймы - галечно-валунная со средним диаметром русловых отложений ёср=48мм. Расчетный уклон реки- 0,00152; второй участок - от ПЗ №127/2 до № 126/2 длиной по пойме 7425 м. Ложе русла и пойма, переходные - от галечно-валунной к песчано-гравийной, а к концу участка, до песчаной и супесчаной. При этом, средний диаметр русловых отложения, равен с!ср=27мм. Расчетный уклон участка от 0,00049 до 0,00053; третий участок, от ПЗ № 126/2 до № 122/2 длиной по пойме 30875 м (рис.4.). Ложе русла песчаное со средним диаметром русловых отложений <1ср=0,2мм, а ложе поймы сложено супесью. Супеси подстилаются среднезернистыми песками. Расчетный уклон колеблется от 0,00039 до 0,000217.

Рис. 4 Третий участок исследований с ПЗ № 126/2 по ПЗ № 122/2

С учетом, особенностей всех трех участков разработаны три ' варианта регуляционных работ по руслу р.Пяндж:

• Первым вариантом предусмотрено возвращение русла р.Пяндж, в русло периода демаркации границы, т.е. 1947-48 г.г., путём: устройства береговых дамб обвалования; 12 траверсных дамб по всей длине рассматриваемого участка; прокопов по оси русла 1947-48 годов; дорог; а также обвалование русла, для предотвращения выхода на пойму на общей длине реки 81,3 км, а также крепление вогнутых берегов реки.

• Вторым вариантом предусмотрено создание укороченного русла с использованием части устойчивых излучин и спрямлением других. Ось русла по второму вариашу проведена с учетом паритета теряемых и приобретаемых площадей (2513 га) между Таджикистаном и Афганистаном. Осуществление второго варианта предусматривает использование того же комплекса мероприятий, что и для первого,

на общей длине участка реки 53,7 км, что позволит освоить под земледелие 6593 га (нетто) пойменных земель на таджикской территории объекта и 13486 га (нетто) - на афганской территории. Строительство береговых дамб и устройство спрямленного русла, на участке от ПЗ №128 до №126/2, отнесено к первоочередным работам.

• Третьим вариантом предусмотрено максимальное сохранение сложившегося на 2001 год положение русла, с перекрытием проток, отвлекающих расход реки на левую, афганскую сторону поймы; расчисткой излучины Шах-Махмут и отдельных участков, на расстоянии, между ПЗ №128 и 126/2. Для реализации этого варианта рекомендован тот же комплекс мероприятий, что и для первых двух, на общей длине русла 26,2 км. Проведение всего комплекса мероприятий, позволит освоить под земледелие 4423 га (нетто) пойменных земель на таджикской территории объекта и 12144 га (нетто)- на афганской территории.

Анализ всего объема материалов позволил сделать вывод о том, что второй вариант с его положительными показателями (уменьшение общей длины участка до 53,7 км; увеличение площади пойменных земель до 6593 га (нетто); использование некоторых излучин и спрямление других) является более целесообразным и эффективным.

Таким образом, второй вариант определен базовым и все научно-исследовательские работы, а также гидравлические расчеты осуществлены применительно к этому варианту.

Решая задачу расчетного обоснования параметров устойчивого, зарегулированного русла, как указывалось выше, нами использованы имеющиеся научно-производственные и проектные проработки прошлых лет, а также результаты собственных исследований по проведению планово-высотного регулирования русла. Гидравлические расчеты по определению параметров устойчивого русла, выполнены по известным методам (наиболее применимые для условий рассматриваемой зоны), для следующих характерных расходов: руслоформирующий (5% обеспеченности) - 5180 м3/с; среднепаводковый (50% обеспеченности) -3470 м3/с; расчетный (3% обеспеченности) - 5540 м3/с; проверочный (0,5% обеспеченности) - 6650 м3/с;

Ширина устойчивого русла по урезу воды Ву, проходящее в аллювиальных отложениях единым руслом, определена, по известной, формуле С.Т. Алтунина:

ВУ=А—--, . (6)

где Qy - руслоформирующий расход, м3/с; J - уклон водной поверхности; А= 1,0... 1,5 - параметр, принимаемый в зависимости от устойчивости участков русла и руслоформирующего расхода.

Результаты вычислений гидравлических параметров зарегулированного русла по вариантам и расчетным участкам, подтвердили равновеликость вычисленных средних скоростей и глубину устойчивого зарегулированного русла для различных диапазонов расходов по двум методикам расчета.

Как известно, технология создания выправительной трассы (полоса русла, ограниченная двумя линиями проектного очертания в плане правого и левого берега) состоит, в назначении оси трассы в плане существующего русла, определение ширины и глубины трассы и установление поперечных сечений русла на криволинейных и прямых участках реки. Работа завершается проверкой запроектированного русла на устойчивость.

На участке исследований, от ПЗ № 128 до ПЗ №122, встречаются участки реки, различной устойчивости. Надежные условия планового движения речного потока на зарегулированном участке, можно обеспечить приданием ему сжатой формы с плановым очертанием излучины и сопрягающимися с ними прямолинейными вставками.

Профессор М.В.Потапов рекомендует ось выправительной трассы очерчивать плавносопрягающимися кривыми линиями с короткими прямыми вставками между ними (рис.5).

Исследованиями САНИИРИ установлено, что в естественных условиях на предгорных участках рек, средняя длина шага меандр удовлетворяет зависимости:

L = (8....10)By, (7) а излучины приближенно очерчиваются радиусами: в верхней части

Трасса регулирования состоит из чередующих двух криволинейных и одного прямолинейного участков русла с параметрами, указанными на рис 5 . С учетом плановой съемки русло корректируется, принимая ее как ширину, однорукавного русла, при уровне воды вровень с бровкой пойменного берега.

Изгибы большинства естественных потоков предгорных и равнинных участков рек более всего приближаются к синусоидам.

Приближено для проверочных расчетов наименьшие радиусы излучин, могут быть определены по зависимостям Н.В.Рогозина и В.М.Маккавеева, соответственно:

100л/0" 0,004

г=-; г=-л/О" (8)

Ф2 1

где: 0,1 - расход и уклон речного потока; <р - угол поворота русла в радианах

Таким образом, рассчитанные параметры искусственного устойчивого русла позволяют решить вопрос выбора технологии и технических средств, для его строительства. Причем, для создания устойчивого русла (в зависимости от параметров конкретных участков), могут применяться механические средства, используемые в гидромелиоративном строительстве - экскаваторы, бульдозеры, скреперы, землесосные установки, и т.п.

В третьей главе диссертации, приведены результаты наших расчетов по участкам: первый участок - длина 4700 м по руслу, средний уклон пойменной поверхности равен 0,00152, расчетная ширина устойчивого русла 263 м, глубина воды 3,75 м, скорость руслоформирую-щего потока до 3,55 м/с; второй участок - длина 8960 м по руслу, средний уклон пойменной поверхности равен 0,00052, расчетная ширина устойчивого русла 425 м, глубина воды 3,92 м, скорость руслоформирую-щего потока 2.13 м/с.; третий участок - длина 40000-м по руслу, средний уклон пойменной поверхности равен 0,00039, расчетная ширина устойчивого русла 519 м, глубина воды 3,7 м, скорость руслоформирую-щего потока 1.8 м/с.

Русло первого участка, сложенное крупными галечниками и валунами, по гидроморфологическим признакам, занимает центральную часть долины рассматриваемого участка р.Пяндж, Данный участок, при ширине высокой поймы от 2 до 3,5 км, разбит на многочисленные рукава. С учетом того, что трасса искусственного русла проходит по середине поймы, рекомендуется применять наиболее эффективную схему разработки грунта бульдозерами, с меньшим расстоянием перемещения грунта (130м), созданием двухсторонних отвалов.

Для конкретного участка исследований - широкая, ровная пойма с многочисленными рукавами и выемкой, ширина которой намного превосходит ее глубину (В >>Н), часовая производительность бульдозера определяется по формуле:

П = 8пКп*К1Кр1Кв К, (9)

где: g - объем грунта, перемещаемый отвалом, м3; п - число циклов в час, при определенной дальности перемещения грунта; К„ - коэффициент потери грунта в боковые валики, зависящий от дальности перемещения грунта; К}. коэффициент, учитывающий влияние на производительность уклона местности; Кр1 - коэффициент приведения грунта к первоначальной плотности; К, - коэффициент использования рабочего времени; Кэ - коэффициент эффективного использования бульдозеров путем их сцепки, в количестве 2-3 и более.

Второй участок длиной 8960 м, как отмечалось ранее, характеризуется пойменной многорукавностью, а также является границей гравийно - гелечникового состава (установлено полевыми исследованиями) пойменных и русловых отложений, т.е. вниз по течению, транспортируются только наносы мелких фракций. При ширине поймы доходящей от 3,5 до 4 км., трасса искусственного русла проходит по правой стороне долины, прижимаясь к таджикскому берегу р.Пяндж.

В данном случае, применение скреперных работ наиболее технологически целесообразны и эффективны для разработки и перемещения грунта, с поперечной схемой производства работ (русловыправление, углубление дна до 3.9 м). Технология создания искусственного устойчивого русла, согласно, расчетных параметров, аналогична технологии бульдозерных работ, рекомендованных для первого участка. Как известно, часовая производительность одного скрепера определяется по формуле:

Кн

П = Чп-------К, , (10)

К>

где: я- геометрическая емкость ковша, м ; п - число циклов скрепера в единицу времени; К„- коэффициент наполнение ковша ; Ка -коэффициент использования рабочего времени; Кр - коэффициент разрыхления грунта. .

Третий участок характерен тем, что отметки продольного профиля дна русла превышают соответствующие отметки профиля дна долины, что способствует свалу основного потока как вправо, так и влево и значительному расширению долины, доходящей до 20-32 км.

Естественно, на таких участках, переотложение наносов происходит в иной, более сложной форме, чем на вышерасположенных участках. Трасса искусственного русла на этом участке, проходит, преимущественно, по таджикской территории долины р.Пяндж, выправляя при этом излучины 1,2,4,5,11 и 12.

На основе анализа и оценки, гидроморфологических условий рассматриваемого участка, инженерно-геологических характеристик русловых отложений (мелкозернистые пески, перекрытые супесями и суглинками), довольно широкого, искусственно - создаваемого русла (В»Н), а также с учетом необходимости создания почвенного слоя на большой площади (около 5600 га нетто) и др. рекомендуется, для осуществления планово-высотного регулирования русла р.Пяндж, на участке с ПЗ №126/2 по ПЗ №122/2, применить гидравлический способ разработки, транспорта и укладки грунта, землесосными снарядами. При этом разработанный в ложе русла грунт, укладывается в кольматажные бассейны для создания плодородного слоя.

Основным оборудованием для производства работ, этим способом, является землесосный снаряд. С учетом особенностей исследуемого объекта, рекомендуется применить, наиболее эффективный способ, т.е., поперечную разработку грунта папильонированием

Ширину ленты разработки можно определить по такой формуле

В=2Я8ш----, (11)

где: Я - расстояние от сваи до крайней точки фрезы; в - угол

поворота земснаряда при папильонировании.

Значение Я зависит от глубины "выемки и характеристики земснаряда и может быть определено по формуле:

Я = г + Ьсов ф , (12)

где: г - расстояние от сваи до пяти рамы; Ь - длина всасывающей части от пяты рамы до крайней точки фрезы; <р - угол наклона к горизонту рамы рыхлителя.

При широких выемках, углы поворота земснаряда следует назначать близкие к 90°. Возможная минимальная ширина разработки соответствует случаю, когда крайняя точка носовой части понтона при поворотах находится на одной, параллельной оси выемки, линии с крайней точкой фрезы.

Среднюю подачу вперед по оси ленты разработай определяют по формуле:

S = вс Sin------, (13)

где: вс - расстояние между сваями.

При выборе землесосного снаряда необходимо учитывают возможную глубину разработки, максимальную и минимальную ее ширину, а также соображения организационного порядка (дизельные или электрифицированные земснаряды, трудность доставки и монтажа, перспективы последующего использования после строительства и др.).

Разработанный грунт, может быть транспортирован также гидравлическим способом - самотечным или напорным, посредством каналов и лотков или трубопроводов. Гидравлический способ транспортировки и укладки грунта в готовые чеки кольматажных бассейнов, позволит создать плодородный, почвенный слоя на пойменной поверхности.

Четвертая глава посвящена: разработке рекомендаций по технологии планового и высотного регулирования русла р.Пяндж на участке исследований; мероприятий по мелиоративному улучшению пойменных земель и их сельскохозяйственного использования; а также технико-экономической эффективности разработанных рекомендаций.

Как было отмечено выше, по материалам проектных проработок и ранних исследований, а также собственных обследований участка реки, от ПЗ № 128 до ПЗ № 122/2, был выбран вариант, предусматривающий уменьшение общей длины русла до 53,7 км и освоения 6593 га нетто пойменных земель, на территории Таджикистана.

Исходя из того, что вниз по течению река, имеет единое русло с островками (на расстоянии 2 км); ширина поймы составляет от 2 до 3,5 км; трасса искусственного русла проходит по середине поймы; а также с учетом параметров (рассчитанных) искусственного русла, применение на этом участке, бульдозеров класса Т-100, Т-130, ДЭТ-250, наиболее целесообразно.

С учетом вышеизложенного предложена следующая технология работ на первом участке:

I. При проведении планового регулирования русла необходимо выполнить следующее: разбить ось искусственного русла (табл.1); установить на местности, береговые линии (правую и левую) искусственного русла, шириной 263 м (по 131,5 м в обе стороны от оси русла); установить: ширину бермы, по обоим берегам а также заложение внутренних и наружных откосов; высоту отвала и др. Объем каждого отвала будет равен половине объема разработанного грунта всей выемки.

Таблица 1.

Предлагаемый вариант регулирования русла р. Пяндж, на участке исследований

Участки исслед. Объект исследований с ПЗ № 128 по ПЗ № 122/2

Элементы русла\_ I. участок П3№№ 128-127/2 II. участок П3№№ 127/2-126/2 Ш.участок ПЗ №№ 126/2 - 122/2

1.Общая длина, м.: криволинейная часть прямой части 4700 2000 2700 8960 4320 4640 40000 30160 9840

2. Радиус кривизны между пограничными знаками, м 4800 (ПЗ 128-ПЗ 127/2) 3200 (ПЗ 127 -ПЗ 126/1) 2640 (ПЗ 126/ 1-ПЗ 125/4), 2400 (ПЗ 125/З-ПЗ 125/1), 4480(ГО125/1-ПЗ 124/1), 6480(113 124/1-ПЗ 124), 2960(ПЗ 123/4-ГО 123/1), 4240(П3123-П3 122/2),

3. Длина крепления берега, м: левого правого 2000 2000 4320 4320 30640 5360, -, 6160,2480, -, 6000, -, 5200, -, 5440, -

4. Тип крепления VI VI VI

П. При проведении высотного регулирования русла рекомендуется следующее: применить поперечную схему производства работ с отвалом на обе стороны искусственного русла реки, для разработки грунта выемки шириной намного превосходящей ее глубины (В»Н); установить полную глубину разработки грунта бульдозерами, при этом, глубина, ориентировочно, равна глубине (Н), наполнения искусственного русла проходящей, на этом участке (предположение), в выемке; установить количество бульдозеров, в зависимости от объема разрабатываемого грунта в выемке, дальности его перемещения до отвала, производительности применяемой техники и других условий. При этом, повышения производительности можно достичь, применением спаренных (по два-три) бульдозеров, движущихся параллельно, интервалом 0,3-0,5 м.

Учитывая физико-механические характеристики пойменных грунтов второго участка, параметры его устойчивого русла и расстояние перевозки грунта, для создания отвалов по обе стороны, наряду с другими техническими средствами, целесообразно, применение скреперов разных классов и с различными емкостями ковшов (6,10,15 м3).

Технология выполнения руслорегулировочных работ скреперами (создание профильной выемки), принята поперечной, аналогично произ-

водству бульдозерных работ на первом участке. При этом, ширина искусственного русла достаточна для набора грунта при работе скрепера по поперечной схеме (В >>Н), а выгрузка грунта происходит в отвалы, достаточной ширины.

Порядок выполнения планово-высотного регулирования русла реки на этом участке, полностью совпадает с порядком выполнения бульдозерных работ на первом участке (рис. 5).

Третий участок, сложен из гравийно-галечниковых отложений (на расстоянии 18.5 км вниз по течению), постепенно сменяющихся мелкозернистыми песками, перекрытыми, по поверхности, (до глубины 1-Зм), супесями и суглинками (21,5 км).

Анализ всех параметров данного участка (грунт ложа, длина, глубина русла и т.д.) позволил прийти к следующему выводу: для создания почвенного слоя, наиболее приемлем, гидравлический способ производства работ, т.е. поперечная разработка грунта землесосными установками, с самотечной транспортировкой пульпы лотками, либо асбестоцементными или алюминиевыми трубопроводами к месту укладки т.е., в чеки кольматажных бассейнов. Эффективность рекомендуемого способа заключается еще в том, что разработка грунта в ложе происходит в условиях полного водонасышения грунта, а его транспорт происходит самотеком, в пониженные отметки пойменной поверхности.

Предложена следующая технология выполнения работ, на этом участке: разбивка, на местности, оси искусственного русла; подготовка чеков в кольматажных бассейнах, размер которых назначаются в зависимости от уклонов пойменной поверхности (продольной и поперечной); производство при необходимости, выравнивающей планировки поверхности трассы искусственного русла и пойменных земель; установка необходимой арматуры сети (лотки, трубопроводы и др. сооружения), для транспортировки разработанного грунта - пульпы; подбор типа и количества земснарядов, в увязке с объемами и сроками производства работ; определение ширины ленты разработки, для каждого землесосного снаряда и места их установки; монтаж землесосных установок и соединение их с пульповодами.

Вышеизложенный комплекс мероприятий позволит, на наш взгляд, успешно решить основную задачу - мелиоративное освоение пойменных территорий.

Таким образом, успешное осуществление русловыправительных и дноуглубительных работ, обеспечит защиту пойменных земель, населенных пунктов, дорог и других народнохозяйственных объектов, от угрозы ежегодного затопления паводковыми и максимальными водами.

Кроме этого, на первом участке исследований, при ширине поймы от 2 до 3,5 км и длине ее 4,7 км, (при условии проведения соответствующих мелиоративных мероприятий), можно будет освоить около 400 га пойменных земель на таджикской территории и почти столько - же на афганской. Выполнение тех же условий, на втором участке исследований, при ширине поймы до 4 км и её длины около 9 км, позволить освоить около 600 га пойменных земель на территории РТ и 2000 га на территории Афганистана. Третий участок представляет самую широкую пойму, ширина которой, местами составляет до 20-32 км и длиной около 40 км. Путем правильного проведения планово-высотного регулирования русла (на рассматриваемых участках) р.Пяндж, можно освоить около 5600 га пойменных земель на территории Таджикистана и около 15000 га на территории Афганистана (табл.2.).

Следующим шагом, в деле, освоения пойменных земель, является проведение необходимых мелиоративных мероприятий таких как: корчевка деревьев и кустарников, переработка камыша, планировочные работы с рекультивацией почвенного слоя (средняя величина сохраняемого слоя 30 см).

Таблица 2.

Участки исследований Площадь нетто, га

1. Первый участок 400

2. Второй участок 600

3. Третий участок 5600

Итого: 6600

Основополагающим этапом мелиоративного освоения земель является правильный подбор схемы севооборота и состав культур. С учетом основных факторов, нами, на орошаемых пойменных землях, рекомендуются, предусмотреть рисово-люцерновые севообороты по схеме 3:1:1: рис - 60 %; люцерна - 20 %; зерновые - 20 %, оросительная норма, которых составляет, соответственно 26950 м3/га; 12350 м3/га; 9200 м3/га. При этом, максимальная ордината гидромодуля рисового севооборота - 4,69 л/сек/га; КПД системы - 0,75; коэффициент земельного использования (КЗИ) - 0,80.

На пойменных землях, предусматривается самотёчное орошение. Расчетный расход воды из реки, осуществляется при помощи головного водозаборного сооружения, бесплотинного типа, причем для каждого участка индивидуально. Хозяйственные каналы строятся в виде лотковой сети, пропускная способность которых, подсчитывается по максимальной ординате гидромодуля, для севооборотного участка подвешенной площади и КПД системы. Внутрихозяйственная сеть также проектируется

с применением лотков. Расчетные расходы картовых оросителей, определялись по максимальной ординате гидромодуля риса, для периода первоначального затопления = 3,93 л/сек/ га), подвешенной площади и увязаны со схемой севооборота. Полевые карты ограничены картовыми оросителями и сбросами. В свою очередь, карта разделена поперечными валиками на чеки, площадью 6 га. Две оросительные карты образуют поле севооборотного участка с площадью по 60 га., каждая. Площадь севооборотного участка равна 300 га., и состоит из пяти полей. Каждый севооборотный массив имеет свой хозяйственный канал.

Дренажная сеть, принята открытой, глубиной 2,5-3 м, и междренным расстоянием равным 400 м. Сбросная сеть совмещена с дренажной. Модуль дренажно-сбросного стока - gщ, = 2,47 л/сек/га. Водоприемником сбросных вод служит р.Пяндж. Отвод дренажно-сбросных вод в водоприемник с территории производится самотеком.

Вдоль хозяйственных каналов 1-го порядка необходимо запроектировать эксплуатационные дороги, с чёрно-гравийным покрытием, а полевые дороги располагаются вдоль картовых сбросов и хозяйственных каналов младшего порядка.

Для защиты орошаемой территории и гидротехнических сооружений от подтопления ливневыми и сбросными водами с вышележащих террас, строятся нагорные и отсечные каналы. По границам полей севооборота намечается посадка лесозащитных полос.

Подготовка пойменных земель к сельскохозяйственному использованию, как отмечалось выше, предопределяет необходимость создания почвенного слоя, толщиной не менее 30 см, который рекомендуется создавать путем свободного отложения взвешенных наносов, приносимые паводочной водой, в условиях стоячей или двигающиеся с малой скоростью воды, в кольматажных бассейнах.

По гранулометрическому составу, взвешенные наносы р.Пяндж, в районе исследований в основном, состоят из частиц диаметрами 0,10,01 мм и менее, причем, доля частиц диаметром менее 0,01 мм составляет 15-35 % и более.

Анализ и оценка наносного режима реки показал, что объём транспортируемых взвешенных и влекомых наносов, достаточен, для создания на I и II участках р.Пяндж, почвенного слоя, путем осаждения.

Последовательность производства работ, по созданию нормальных условий управления паводковым потоком, осаждения взвешенных наносов и проведения этих мероприятий в оптимальные сроки, на наш взгляд должна включать в себя: создание лучших условий осаждения взвешенных наносов и равномерное их распределение по всей площади, которая достигается, выравнивающей планировкой всей

площади поймы или части ее, подлежащих освоению. Планировка выполняется бульдозерами и скреперами; площадь кольматирования разбивается на бассейны, размеры которых, назначаются в зависимости от продольного и поперечного уклонов пойменной поверхности, а высоту дамб обвалования, рекомендуется назначать в пределах 1,0. ..1,5 м. Возведение дамб необходимо осуществлять из местного пойменного материала, с применением тех же механизмов, которые используются при производстве планировочных работ; забор паводочной воды на кольматажный участок, осуществляется, как отмечалось выше, посредством временных водозаборных сооружений бесплотинного типа, а транспортировка осуществляется по деривационным каналам, а в коль-матажные чеки по лотковым каналам, трубопроводам и т.п. Расход забираемой паводочной воды, поступающий для кольматирования, должен соответствовать тому объему, который поддается управлению. Но вместе с тем, очевидно, что при большем расходе паводочной воды, поступающей в кольматажные бассейны, намного быстрее и на большей площади создается почвенный слой.

Устройство водосливов, (для перепуска воды из одного бассейна в другой), шириной 4...6 м, в шахматном порядке, позволить, на наш взгляд, удлинить путь осаждения взвешенных наносов. При этом, общая продолжительность кольматирования, определяется по известной методике т.е.:

ш.Ь.р

Т=--(14)

£(СМ).5.а

где: оз - площадь участка кольматирования,м2; Ь - толщина почвенного слоя, м; р - плотность осаждаемых наносов, г/м3; б - мутность потока, во время прохождение паводков, г/м3; - расход забираемой паводочной воды,м3/с; 1 - время, в течение которого производится кольматирование, за сезон; а - поправочный коэффициент, показывающий долю осаждаемых наносов в кольматажных бассейнах.

На 1П участке исследований, для выравнивания баланса объёмов земляных работ (сумма объёмов выемки в русле, грунта почвенного слоя и дамбы обвалования) и мелких фракций русловых отложений (средний диаметр 0,2 мм), целесообразно, создавать почвенный слой из местных русловых отложений, используя при этом, способ гидронамыва.

Исходя из вышеизложенного, а также с учетом того, что исследуемый участок по своим отметкам пойменной поверхности, располагается ниже отметок дна русла р.Пяндж, местами доходящими до 10 м, предлагается следующая технология создания почвенного слоя или

отвальных насыпей: возведение, бульдозерами (из местного пойменного фунта) первичных и промежуточных дамб обвалования, для создания чеков и кольматажных бассейнов; монтаж и демонтаж распределительных пульповодов вручную и с помощью малой механизации; обеспечение перепуска пульпы и осветленной воды из чека в чек; обеспечение сброса осветленной воды по сбросным трубам и колодцам, через первичные дамбы обвалования; рациональный вылив пульпы для получения меньших уклонов свободного намыва и более ровную поверхность поймы; демонтаж и монтаж распределительных пульповодов на новом месте. Осуществление всех перечисленных мероприятий, позволить приступить к разработке вопросов сельскохозяйственного использования пойменных земель.

Рассматриваемая в диссертации территория относится, в основном, к VII гидромодульному району и соответствует второй агроклиматической зоне, при дефиците испаряемости равны (в среднем), 1260 мм, за вегетационный период, и третьей почвенно-гидрогеологической области с глубиной залегания уровня грунтовых вод до 0-3 м. По теплообеспеченности, зона относится к очень жаркой, с коэффициентом увлажнения, в среднем, равным 0,19, а продолжительность безморозного периода изменяется от 230 до 256 дней (в среднем 241 день). Годовая сумма осадков составляет 313 мм. Используя, разработанный Домуллоджановым Х.Д., режим орошения сельскохозяйственных культур для этой зоны, по существующей методике, построен укомплектованный график гидромодуля для севооборотного поля, а также составлена ведомость водопотребления сельскохозяйственных культур. Принимая пятипольную систему севооборота, вычисляется потребное количество воды, на орошение площади севооборота, соответствующее конкретному периоду времени; уточняется значение коэффициента полезного действия для расходов меньше чем нормальный расход, в соответствии с графиком гидромодуля; определяются расходы брутто севооборотного поля различной продолжительности полива.

Анализ данных водопотребления позволил сделать следующее заключение: максимальный расход брутто севооборотного поля равное 3,65 м3/с соответствует расходам июня месяца. Если иметь в виду, что по р.Пяндж, в этот период проходят расходы близкие к максимальным расходам воды, то естественно, проблема водообеспечения орошаемых земель исключается.

Заключительным этапом, всех наших расчетов, является подбор параметров канала, для транспортировки расхода воды 3.65 м3/с на орошаемые площади (уклон пойменной поверхности 0.00152).

Для условий рассмотренных выше рекомендуется два спаренных железобетонных лотка, марки ЛР-100 (глубиной наполнения равны, 1 м, со скоростью течения воды 1,8 м/с), параболического профиля, устанавливаемых на подлотковых плитах.

Главу заключает раздел посвященный технико-экономической эффективности разработанных мероприятий, а также перспективы их применения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Установлено, что русло р.Пяндж на участке исследований, относится к руслам с развитием деформаций по типу незавершенного меандрирования и пойменной многорукавности, с продолжительностью периода развития в 40-50 лет. Изучение наносного режима реки, в годовом разрезе, позволило установить, что наименьшая мутность воды отмечается в январе-феврале, затем, по мере увеличения водности реки, значения ее начинают возрастать, достигая своего максимума (апрель -май) гораздо раньше, чем наступает максимум расходов воды. Гранулометрический состав русловых отложений р.Пяндж претерпевает значительные изменения: от галечных и галечно-гравийных до песчано-пылеватых.

2. Разбивка объекта исследований, по уклонам и морфологии русла, позволила установить три участка: начальный, (первый) участок. характерен русловой многорукавностью, осередкового и островного типов, с уклонами поймы от 0,0012 до 0,00174; второй участок. являющийся конусом выноса и границей гравийно-галечникового состава пойменных и русловых отложений, характеризуется пойменной многорукавностью, с различными видами руслового процесса; замыкающий, (третий) участок, расширения долины, характерен, русловым процессом, по типу свободного меандрирования и пойменной многорукавностью. Осредненные уклоны поймы на этом участке изменяются от 0,00070 до 0,00029 т.е. наблюдается переломная точка с последующим уменьшением уклона поймы перед входом в очередное сужение долины р.Пяндж.

3. Доказана возможность и целесообразность освоения пойменных земель путем регулирования русловых деформаций, на рассматриваемых участках, р.Пяндж.

4. Создана математическая модель руслоформирования по определенному створу и при характерных расходах воды с учетом степени шероховатости дна, размыва и повышения отметок дна русла и др. Разработано взаимосвязанное соотношение для определения толщины

слоя размыва, скорости движения частиц жидкости по вертикали, на поверхностном слое потока и средней скорости потока в русле.

5. Результаты изучения и анализа различных факторов (технических, технологических, экономических и др.) по трем вариантам показал, что второй вариант - искусственное создание укороченного русла с использованием части устойчивых излучин и спрямлением других, с учетом его достоинств (уменьшение общей длины участка до 53,7 км., увеличение площади пойменных земель до 6593 га нетто, использование некоторых излучин и спрямление других) более целесообразен и эффективен.

6. Рассчитаны основные параметры зарегулированного русла р.Пяндж, на всех трех участках исследований при прохождении руслоформирующего расхода 5-ти процентной обеспеченности (5180 м3/с) и других характерных расходов 0,5, 3, 10 и 50-процентной обеспеченности; определены основные параметры зарегулированного русла р.Пяндж, а также разработан состав работ планово-высотного регулирования русла.

7. Рассмотрены технологические схемы производства русловып-равительных и дноуглубительных работ, на всех трех участках, а также предложена технология и технические средства мелиоративного освоения пойменных земель. Разработаны мероприятия по сельскохозяйственному использованию пойменных земель путём создания почвенного слоя толщиной не менее 30 см. и свободного отложения взвешенных наносов. Доказана достаточность объема поступающих наносов для создания почвенного слоя.

8. Забор паводковой воды на кольматажный участок целесообразно осуществлять при помощи временных водозаборных сооружений бесплотинного типа. При этом, подача воды на пойменные земли, осуществляется по деривационным каналам, а непосредственно в кольматажные чеки по лоткам или трубопроводам. Для максимального расхода севооборотного поля 3,65 м3/с и уклона пойменной поверхности 0,0015, рекомендовано проектирование подводящего канала, осуществлять в виде двух спаренных железобетонных лотков, марки JIP - 100 со скоростью течения воды в них 1,8 м/с.

9. Установлено, что исследуемая территория, рассматриваемая в диссертации, относится, в основном к VII гидромодульному району (мощные песчаные и супесчаные, а также мало - и среднемощные, разного гранулометрического состава почвы) и к второй агроклиматической зоне, с годовой суммой осадков 313 мм. Рекомендованы режимы орошения сельскохозяйственных культур для люцерны, кукурузы на зерно и риса. " ~~

10. Для расчета сравнительной экономической эффективности, приняты два варианта: базовый вариант - вариант максимального сохранения сложившейся русловой обстановки; предлагаемый вариант -укорочение общей длины русла реки, на исследуемом участке, путем проведения планово-высотного регулирования русла.

Показатели общей экономической эффективности предлагаемого варианта оказались намного эффективнее: на 1000 га нетто увеличилась площадь орошения пойменных земель, на 32,6 км уменьшилась длина искусственного русла реки.

1. Рахметов K.P. Водно - солевой баланс в зонах транзита и рассеивания стока. Тезисы докладов. «Современное состояние водных проблем Таджикистана - проблемы и перспективы рационального использования». Душанбе, АН Республики Таджикистан, 2003. (В соавторстве)

2. Рахметов K.P. Использование водных ресурсов в различных секторах экономики Таджикистана и сценарии развития. Тезисы докладов. «Современное состояние водных проблем Таджикистана -проблемы и перспективы рационального использования». Душанбе, АН Республики Таджикистан, 2003. (В соавторстве)

3. Рахматов K.P. Эффективная защита пойменных земель, на участках рек, при потере транспортирующей способности потока. Тезисы докладов. «Современное состояние водных проблем Таджикистана -проблемы и перспективы рационального использования». Душанбе, АН Республики Таджикистан, 2003. (В соавторстве)

4. Рахматов K.P. Защита и использование пойменных земель. Тезисы докладов научно - практической конференции «2003 год - Год пресной воды». Душанбе, МСХ Республики Таджикистан, Таджикский аграрный университет, 2003. (В соавторстве)

5. Рахматов K.P. Технология и технические средства для создания устойчивых русел рек. Душанбе, Кишоварз № 1,2004. С.40-47.

6. Рахматов K.P. Современное состояние проблемы русловой деформации р.Пяндж. Душанбе, Кишоварз № 1,2004. С.47-56.

7. Рахматов K.P. Ирригационное освоение и сельскохозяйственное использование пойменных земель долиной части р.Пяндж. Душанбе, Кишоварз № 1,2004. С.56-6"

Основные положения диссертации отражены в следующих работах:

Подписано к печати 16.02.2004 г. Отпечатано с оригинала автора на ризографе RISO RP 3100 ЕР Усл. печ. л.1. Тираж 100 экз. Заказ 133. Рег.№25 ООО «Мир Полиграфии» Хусейн-зода 34.

РНБ Русский фонд

2004-4 5855

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Рахматов, Курбон Рахматович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ФОРМИРОВАНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ СТОКА РЕКИ ПЯНДЖ

1.1. Изученность объекта и актуальность исследований.

1.2. Формирование стока р.Пяндж и гидрологический режим района исследований.

1.3. Инженерно-геологические, гидрогеологические, почвенно-мелиоративные и другие условия участка исследований и прилегающих территорий.

1.4. Цель и задачи исследований.

1.5. Объект и методика исследований.

ГЛАВА II. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ РУСЛОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙ И ЗАЩИТА ПОЙМЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ОТ ЗАТОПЛЕНИЙ ПАВОДКОВЫМИ ВОДАМИ.

2.1. Геоморфологические и гидроморфологические условия устьевой части р.Пяндж.

2.2. Характер русловых деформаций на участке исследований.

2.3. Анализ гидрологических данных и изменение отметок дна реки на разных вертикалях.

2.4. Выявление механизма отложения наносов на равнинном участке реки.

2.5. Создание математической модели руслоформирования по определенному створу при пропуске характерных расходов.

2.5.1. Формулы для расчета продольного изменения глубины потока при неравномерных течениях.

2.5.2. Оценка значений неразмывающих скоростей потока на участке исследования.

2.6. Методика расчета вероятностно-статистических характеристик гидрологических процессов в открытых руслах.

2.6.1. Формулы расчета простейших статистических характеристик случайной величины.

2.6.2. Методика проверки согласия данных натурных наблюдений с вероятностно-статистическими законами.

2.6.3. Критерии оценки отклонения эмпирических распределений от закона нормального распределения.

2.6.4. Построение эмпирических формул (законов) методом наименьших квадратов.

Выводы по главе И.

ГЛАВА III. НАТУРНЫЕ ОБСЛЕДОВАНИЯ РУСЛОВЫХ

ДЕФОРМАЦИЙ НА УЧАСТКЕ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Обоснование и выбор участков реки для проведения натурных обследований.

3.2. Определение параметров устойчивого русла для пропуска руслоформирующих расходов.

3.3. Технология и технические средства для создания устойчивого русла.

Выводы по главе III.

ГЛАВА IV. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

4.1. Предполагаемая технология проведения планового и высотного регулирования русла р.Пяндж на участке исследований.

4.2. Разработка мероприятий по мелиоративному улучшению пойменных земель и их сельскохозяйственное использование.

4.2.1. Мелиоративное освоение пойменных территорий.

4.2.2. Технология создания почвенного слоя на пойменных, участках рек.

4.2.3. Сельскохозяйственное использование пойменных земель.

4.3. Технико-экономическая эффективность разработанных мероприятий.

Введение Диссертация по сельскому хозяйству, на тему "Освоение пойменных земель путем регулирования русловых деформаций на примере реки Пяндж"

Проблемы регулирования русл рек в целом и регулирования русловых деформаций в частности являлись и являются тем объектом познания, которому посвятили свои научные труды и изыскания ученые (теоретики и практики) многих поколений в различных странах мира. На сегодняшний день, разработаны теоретические основы, методы, системы и средства борьбы с вредными, для жизнедеятельности человека, физическими явлениями происходящими, при взаимодействии русла и потока. Наряду с этим, необходимо констатировать тот факт, что разнообразие форм и видов русловых процессов (желательных и вредных), происходящих как на горных и предгорных участках рек (большие уклоны, скорости и т.д.), так и на равнинных, требуют индивидуального подхода при выборе методов и средств, борьбы с вредными воздействиями потока для рассматриваемого, конкретного участка реки.

Многовековой опыт, выработанный человечеством, в данной области получил широкое применение и на реках Таджикистана (в основном горно-предгорная зона) - Пяндж, Вахш, Кафирниган,. Кизил-Су, Ях-Су и т.д.

Необходимо отметить, что применение некоторых типов, систем, схем регулирования русл и регуляционных сооружений не дали, к сожалению, ожидаемых результатов, а в некоторых случаях привели к образованию местных русловых деформаций и как следствие разрушение существующих руслорегулирующих трасс и защитных сооружений. Естественно такая ситуация требовала систематических, значительных, дополнительных затрат на их восстановление и дальнейшую эксплуатацию.

В свете вышеизложенного, а также на основе изучения значительного количества научно-исследовательских работ, различных авторов (Абальянц С.Х., Авакян А.Б., Алтунин С.Т., Артамонов К.Ф., Барышников Н.Б., Великанов М.А., Величенко Ю.П., Гришанин К.В.,

Железняков Г.В., Ибадзаде Ю.А., Избаш С.В., Карасев И.Ф., Караушев A.B., Кабулия Г.С., Комилов O.K., Корюкин G.H., Леви И.И., Лохтин В.М., Маккавеев Н;И., Мирцхулава Ц.Е., Мухамедов A.M., Наботов Д.Н., Потапов М.В., Розанов Н- Щ Саттаров М.А., Тахиров И.Г., Тер-Абрамянц Г.А., Шульц В.А. и др.) можно сделать вывод о том, что в настоящее время, оценка и анализ естественного режима рек на предгорных и равнинных участках рек; типов надлежащих форм и размеров русла; русловых деформаций; влияния регуляционных сооружений на эти параметры; систематизация, учет и анализ случаев разрушений сооружений, применение эффективных мер регулирования стока с целью доведения до минимума ущерба при прохождении руслоформирующих и паводковых расходов (в том числе защита земель, населенных пунктов и т.д.) не утратили свою актуальность. На наш взгляд, именно такой комплексный подход позволить, обоснованно и целесообразно, осуществить выбор методов и средств регулирования русл рек и провести инженерное проектирование и строительство сооружений на характерных участках рек, с различными русловыми отложениями и морфологическими элементами потока. При этом имеется в виду, что при регулировании определенного участка естественного водного потока почти никогда не может ставиться задача прекращения руслообразовательных процессов в пределах этого участка. Опираясь на законы формирования русл, мы должны направить руслообразовательную деятельность потока таким образом, чтобы в результате её образовалось и стабилизировалось (закрепилось) русло надлежащей формы и размеров.

Известно, что интенсивность руслового процесса (взаимодействие русла и потока) зависит от расположения рассматриваемого участка по длине реки (горная, предгорная, равнинная), характеризующаяся морфологическими элементами потока и русла (ширина, глубина, форма и площадь поперечного сечения, скорости, уклона водной поверхности, транспортирующей способности потока, шаг, кривизна излучин и т.д.)

Для р.Пяндж (объект настоящих исследований) и её притоков характерны частые и значительные колебания расходов и уровней воды, наличие различных уклонов русла и водной поверхности и как следствие адекватное изменение транспортирующей способности потока, приводящие к образованию эрозионных или аккумулятивных (вынос и отложение гравийно-галечниковых, песчаных наносов) зон по длине реки.

Совокупность перечисленных факторов, формирует русло р.Пяндж, на рассматриваемом участке исследований, крайне неустойчивым, особенно в период прохождения и спада паводка. Данный процесс, как правило, сопровождается возникновением значительных в большинстве своем нежелательных, иногда даже разрушительных (затопление пойменных земель, разрушение сооружений и населенных пунктов и т. д.) русловых деформаций.

Как известно, наша страна - страна гор. Всего 7% от общей территории составляет равнинная часть. Такая ситуация, в свою очередь заставляет поиск путей увеличения орошаемой площади за счет освоения не только предгорных зон (склоновые земли), но и также создания, освоения и «продуктивного» использования пойменных земель.

В настоящее время в Республике, под угрозой размыва и затопления находятся свыше 24 тыс. га. уже освоенных в сельскохозяйственном отношении, пойменных земель. В то же время, в случае проведения эффективных, теоретически обоснованных, практически целесообразных руслорегулировочных мероприятий, возможно не только защита ранее освоенных, но и освоение более 34 тыс. га. новых пойменных земель. В решении данной проблемы одним из действенных и неоспоримых «инструментов» является использование методов, средств регулирования русловой деформации.

Изучение, оценка и разрешение вышеизложенных проблем предопределяет необходимость создания научно-теоретической и экспериментальных баз, на основе рассмотрения математических моделей применительно к задачам регулирования русла и направленного изменения русла. Математическое моделирование руслоформирования при пропуске паводковых и других характерных расходов (например, меженных), предполагает учет всех сложных и взаимосвязанных природных явлений, а также активную антропогенную деятельность человека при интенсивном развитии орошаемого земледелия на предгорных и равнинных участках рек.

Решению проблем освоения пойменных земель, увеличения площадей орошаемой пашни для развития растениеводства и кормовой базы животноводства, создания фермерских хозяйств и как следствие, возможность создания новых рабочих мест, защите этих земель и прилегающих к ней населенных пунктов и других объектов жизнеобеспечения, от наводнений и затопления паводковыми потоками, путем регулирования русловых деформаций посвящена данная диссертационная работа.

Тема диссертации утверждена на заседании Ученого Совета. Таджикского Аграрного Университета (Протокол № 6 от 28 февраля 2003 года.).

Исследования выполнены в соответствии с тематикой научных работ Гидромелиоративного факультета Таджикского Аграрного Университета Министерства сельского хозяйства Республики Таджикистан.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы; Обеспеченность орошаемой пашней на душу населения для аграрных стран, к которым относится Республика Таджикистан, является главным показателем благосостояния народа и в нашей республике он составляет 0.11 га/чел. Это самый низкий показатель по сравнению с другими государствами Центральной Азии и в 2-2,5 раза меньше нормативного.

Сначала 60-ых годов XX века, интенсивное развитие получило мелиоративное освоение предгорных зон (склоновые земли), зачастую находящиеся выше источников водоснабжения и имеющие сложный рельеф поверхности, большие уклоны местности и сложенные средне -и сильно-просадочными грунтами, гарантированных постоянным водообеспечением за счет использования, в основном, систем машинного водоподъёма.

Анализ и оценка результатов проведенных исследований, по гидрологическому режиму реки, инженерно-геологическим характеристикам ее ложа и поймы, демографической ситуации территории и др., позволяют констатировать, что при разработке и применении эффективных руслорегулировочных мероприятий, можно отвести угрозу размыва и затопления пойменных земель, паводковыми водами. Наряду с этим, они также обеспечат защиту населенных пунктов, дорог и других коммуникаций, расположенных до или после осваиваемых пойменных земель, от разрушительного действия водного потока.

В соответствии с поставленной целью возникла необходимость решения следующих задач:

- изучение и обобщение материалов научно-исследовательских, проектных, строительных и эксплутационных организаций, по вопросам регулирования русловых деформаций, путей использования пойменных земель на участке исследований р.Пяндж;

- проведение полевых обследований русловой; прирусловой и пойменных частей некоторых предгорных и равнинных участков р.Пяндж;

- изучение гидрологического режима р.Пяндж и физико-географических условий формирования её стока;

- разработка, теоретических основ и создание математической модели планового и высотного регулирование русла участка исследований, а также возможных способов создания устойчивого русла надлежащей формы и размеров;

Объект и методика исследований. Учитывая специфику участка исследований (объект находится в приграничной зоне Республики Таджикистан и Исламской Республики Афганистан, за линией инженерных сооружений пограничных войск), при изучении и разработке планово-высотного регулирования русла р.Пяндж, широко использованы научно-исследовательские и проектно-изыскательские проработки прошлых лет: совмещенный план положения р.Пяндж на участке исследования в 1904, 1933, 1947, 1977 и 1984 гг. в масштабе 1:50000; топографические карты 1943, Л957, 1961,1967 гг. в масштабе 1:100000 и 1977г. в масштабе 1:25000; гидрологические данные по постам на р.Пяндж с 1965 по 2000 гг; собственные экспериментальные исследования и исследования, проведённые, ранее, на модельной площадке института «Таджикгипроводхоз».

В соответствии, с целью и задачами (с учетом результатов собственных экспериментальных исследований), а также на основе анализа существующих данных других исследователей, объектом исследований определены русло, прирусловые и пойменные участки долинной части р.Пяндж, ложе, которого сложено гравийно-галечниковыми и песчаными отложениями, а средние уклоны водной поверхности составляют от 0,00137 до 0,00047. Выбранный участок длиной 45.3 км., по пойме, находится на границе Таджикистана и Афганистана, между пограничными знаками (ПЗ) №122 и №128.

На основе изученных материалов, удалось проследить, с большой достоверностью, развитие русла р.Пяндж, на участке исследования, за почти вековую давность, что позволило выбрать и обосновать методику исследований.

Научная новизна.

2. Разработано плановое расположение русла с наименьшими береговыми деформациями;

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанная математическая модель, руслоформирования и рассчитанные, на основании теоретических разработок, параметры устойчивого русла позволяют увеличить орошаемые площади за счет освоения пойменных земель, а также защитить населенные пункты, дороги и другие народнохозяйственные объекты от угрозы затопления.

На защиту выносится:

4. Рекомендации по использованию пойменных земель для выращивания сельскохозяйственных культур.

Апробация работы. Основные положения и материалы диссертации доложены и обсуждены на: Республиканском научно-практическом семинаре «Современное состояние водных ресурсов Таджикистана - проблемы и перспективы рационального использования» (Душанбе, 13-14 мая 2003 г.), научно-практической конференции Таджикского аграрного университета «Соли 2003- соли оби тоза» (Душанбе,. март 2003г.), заседаний кафедры строительной механики и гидравлики, Ученом совете гидромелиоративного факультета Таджикского аграрного университета (ТАУ) и др.

Публикация. Основные результаты диссертационной работы опуб-икованы в 7 печатных работах, которые приводятся в конце автореферата.

Заключение Диссертация по теме "Мелиорация, рекультивация и охрана земель", Рахматов, Курбон Рахматович

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Русло р.Пяндж на участке исследований, по типу свободного меандрирования, сменяющемуся в периоды наиболее интенсивного перемещения наносов и местных их накоплений, образованием спрямляющих проток, относится к руслам с развитием деформаций по типу незавершенного меандрирования или пойменной многорукавности. Продолжительность периода развития руслового процесса, на этом участке, по типу свободного меандрирования определено в 40-50 лет.

При образовании спрямлений не наблюдается перехода русла в точности в какое-либо ранее существовавшее положение. Таким образом, рассчитывать на возвращение современного русла в ходе естественных деформаций в прежнее, предшествовавшее ему положение, нет оснований.

2. Общий характер уровенного режима р.Пяндж, на участке исследований, определяется режимом стока воды, но связь уровней и расходом воды неустойчивая по причине русловых деформаций. В течение года наблюдается до четырех зависимостей = Т (Н).

3. Анализ и оценка изученных материалов и проведенных собственных исследований по гидрологическому режиму реки, инженерно-геологическим и геоморфологическим характеристикам ложе реки и поймы и др. позволяет прийти к выводу, что при разработке и применение соответствующих руслорегулировочных мероприятий можно отвести угрозу размыва и затопления пойменных земель паводковыми водами и гарантированно их использовать в сельскохозяйственных целях.

4. Режим твердого стока исследуемого участка изучено по данным наблюдений гидрологического поста Нижний Пяндж. В годовом разрезе наименьшая мутность воды отмечается в январе-феврале месяцах, затем, по мере увеличения водности реки, значения ее начинают возрастать, достигая своего максимума (апрель-май) гораздо раньше, чем наступает максимум расходов воды. Гранулометрический состав русловых отложений характеризуются, как галечные и галечно-гравийные, постепенно переходящие к песчано-пылеватым, а взвешенные наносы по всей длине исследуемого участка существенных изменений не претерпевают.

5. Изучение гидрологического режима р.Пяндж на участке исследований, космических фотоснимков за 1972, 1976, 1978 гг. в масштабе 1: 200000 и за 1974 и 1975 гг. в масштабе 1: 500000, совмещенных планов положения русла в 1904, 1933, 1947, 1977 гг. и аэрофотоснимков 1977г. позволило сделать заключение о том, что русло р.Пяндж на участке расширения долины периодически меняло свою длину. Монотонное его удлинение прерывалось скачкообразным укорочением.

6. Установлено, что изменения поперечного сечения русла в совокупности с графиком колебаний отметок дна на различных вертикалях гидроствора, дают наглядное представление о русловых формах транспорта влекомых наносов, которые могут быть характеризованы как гряды типа побочней. Фронт движения^ гряд -побочней в паводок примерно равно 30 м/сутки, а расход влекомых наносов приближенно оценивается в 150 кг/с., что составляет около 810% от расхода взвешенных наносов, замеренных в 1965, 1966, 1978 гг.

7. Экспериментальные исследования по выявлению механизма размыва и отложения наносов р.Пяндж на участке исследований проводились ранее на модельной площадке института «Таджикгипроводхоз». Модельная имитация различных ситуаций (для пропуска самого большого расхода, среднемноголетнего и меженного расходов) позволили сделать вывод о том, что естественное развитие спрямления русла на исследуемом участке р.Пяндж начинается с нижнего протока. Сказанное подтверждается тем, что в ходе эксперимента было подано в русло наносов, представленных широким диапазоном гранулометрического состава. При этом, на модели происходила четкая сортировка наносов.

8. При создании математической модели руслоформирования по определенному створу и при характерных расходах воды были учтены степень шероховатости дна, размыв и повышение отметок дна русла и др. В результате чего было составлено взаимосвязанное соотношение, для определения толщины слоя размыва; закономерности ламинарного движения воды в открытых руслах - скорости движения частиц жидкости по вертикали и на поверхностном слое потока; средней скорости потока.

9. В диссертащш, рассматриваемый участок исследований от ПЗ №128 до ПЗ №122 по гидроморфологическим признакам разбит на три расчетных: первый участок от ПЗ №128 до ПЗ № 127/2 длиной по пойме 4375м. имеет средний диаметр русловых отложений 48мм., сложен валунно-галечниками, при расчетном уклоне реки 0,00152; второй участок от ПЗ' № 127/2 до ПЗ № 126/2 длиной по пойме 7425м. сложен галечно-валунной, с переходом к песчано-гравийному отложению со средним диаметром 27мм. Расчетный уклон участка от 0,00093 до 0,00049; третий участок от П3 № 126/2 до ПЗ № 122/2 длиной по пойме 30875м., имеет песчаное отложение русла (ёср = 0,2 мм) и супесчаное отложение поймы. Расчетный уклон колеблется от 0,00039 до 0,000217.

На всем участке исследований рассмотрены три варианта регулирования русла р.Пяндж: возвращение русла р.Пяндж в положение 1947-1948 гг., когда проводилась демаркация границы между Таджикистаном и Афганистаном;: искусственное создание укороченного русла с использованием части устойчивых излучин и спрямлением; других; максимальное сохранение сложившегося русла на современном этапе с перекрытием проток, отвлекающих расход реки на левую сторону поймы.

В результате изучения и анализа множеств факторов второй вариант с его положительными характеристиками - уменьшение общей длины участка до 53,7км., увеличение площади пойменных земель до 5593 га нетто, использование некоторых излучин и спрямление других оказался более целесообразным и эффективным. В дальнейшем все научно-исследовательские разработки осуществлены для этого варианта.

10. Гидравлическими расчетами определены основные параметры русла р.Пяндж, на участке регулирования при прохождении руслоформирующего расхода 5-ти процентной обеспеченности (5180 м3/с) и других характерных расходов» 0,5, 3, 10 и 50-процентной обеспеченности.

11. В состав работ по планово-высотному регулированию искусственного русла рекомендуются включить: выправительные -регулирование русла в ширину с целью направления потока единым руслом и создания условия водозабора; дноуглубительные - обеспечение и защита пойменных земель, населенных пунктов, дорог и других коммуникаций от затопления паводковыми водами и создания благоприятных условий судоходства; защитные мероприятия - защита берегов искусственного русла от размыва в местах повышенных скоростей течения и на закруглениях; регулировочные мероприятия - регулирование толщины водных: потоков с целью обеспечения; забора воды в каналы? оросительных систем, даже в период прохождения по реке меженных расходов.

12. Разработаны технология и технические средства для проведения; планово-высотного регулирования русла р.Пяндж на всем участке исследований. Рекомендовано плановое1 положение трассы регулирования, состоящих из чередующих двух криволинейных и одного прямолинейного участков, с определением: их параметров, а также определены длина крепления на' прямолинейных (участок 1и 2) и криволинейных (на всем протяжении) участках искусственного русла и тип крепления.

Даны технологические схемы производства русловыправительных и дноуглубительных работ на всех трех участках: бульдозерные работы на первом, скреперные работы на втором и землесосными установками на третьем участках.

13. В зависимости от задачи регулирования для выбранного варианта (II вариант) - уменьшения общей длины русла до 53,7 км и освоения 6593 га нетто пойменных земель только на территории Таджикистана и для создания искусственного русла на всех трех участках при пропуске руслоформирующего расхода 5180 м3/с предлагается следующее:

А. При проведении планового регулирования русла: разбивка оси искусственного русла с радиусом кривизны; установка на местности береговых линий (правую и левую) искусственного русла согласно расчетной ширины; определение ширины берега по обоим берегам, заложение внутренних и наружных откосов, высоту отвала и др.; подготовка чеков в кольматажных бассейнах, размеры которых зависит от уклонов (продольных и поперечных) пойменной поверхности.

Б. При проведении высотного регулирования русла: разработка грунта выемки шириной намного превосходящей ее глубины (В»Н) по поперечной схеме производства работ с отвалом на обе стороны искусственного русла реки; установка полной глубины разработки грунта бульдозерами, скреперами и землесосными установками; определение количества техники, в зависимости от объемов разрабатываемого грунта в выемке, дальности перемещения до отвала, производительности применяемой техники и других условий, а для повышения производительности применяют передовые технологии производства работ.

14. Мелиоративное освоение пойменных земель рекомендуется; начинать с защиты от ежегодных наводнений и затоплений, путем устройства нагорных, отсечных и сбросных каналов, а также дренажей, строительством внутрихозяйственной и межхозяйственной сети каналов и сооружений, проведением планировочных работ, корчевкой деревьев и кустарников, рекультивацией почвенного слоя и т.п.

На рассматриваемой площади пойменных земель целесообразно предусмотреть строительство внутрихозяйственной сети в лотках, а дренажную сеть - открытой, глубиной 2.3 м.

15. Сельскохозяйственное использование пойменных земель целесообразно начинать с создания почвенного слоя толщиной не менее

30 см на участках, где средний диаметр русловых отложений составляет 27-47 мм, путем свободного отложения взвешенных наносов.

Для создания лучших условий осаждения взвешенных наносов, приносимых паводковыми водами р.Пяндж и равномерного их распределения по всей площади сначала производится выравнивающая планировка всей площади поймы или части ее, подлежащих освоению. Затем, площадь, подлежащая кольматированию разбивается, на кольматажные бассейны, размеры которых зависят от продольного и поперечного уклонов пойменной поверхности. Подача паводочной воды на кольматажный участок осуществляется посредством временных водозаборных сооружений бесплотинного типа по деривационным каналам, а непосредственно в кольматажные чеки - по лотковым каналам или трубопроводам.

16. На III участке, длиной 40 км для выравнивания баланса объемов земляных работ (объем выемки в русле и объем грунта почвенного слоя плюс объемы дамб обвалования) и объемов мелких фракций русловых отложений (средний диаметр 0,2 мм) рекомендуется создавать почвенный слой, из этих же отложений способом; гидронамыва.

17. Территория, рассматриваемая в диссертации, относится,, в основном к VII гидромодульному району (ГМР) - мощные песчаные и супесчаные, а также мало - и среднемощные разного гранулометрического состава почвы и ко второй агроклиматической зоне (АКЗ) с годовой суммой осадков 313 мм. В соответствии с этим приняты режимы орошения сельскохозяйственных культур для люцерны, кукурузы на зерно и риса. Для максимального расхода севооборотного поля 3,65 м3/с и уклона пойменной поверхности 0,0015 г принят подводящий канал, состоящий из двух спаренных железобетонных лотка марки ЛР - 100 со скоростью течения воды 1,8 м/с.

18. Для расчета сравнительной экономической эффективности приняты два варианта: за базовый - вариант максимального сохранения сложившейся русловой обстановки; за предлагаемый вариант -укорочения общей длины русла реки на исследуемом участке путем проведения планово-высотного регулирования русла.

При общей экономической эффективности предлагаемого варианта равной 4451.2 тыс. долл. США, достигается увеличение площади орошаемых пойменных земель до 1000 га нетто, и одновременного уменьшения длины искусственного русла реки на 32,6 км.

130

Библиография Диссертация по сельскому хозяйству, кандидата технических наук, Рахматов, Курбон Рахматович, Душанбе

1.Абальянц С.Х. Устойчивые и переходные режимы в искусственных руслах. Л.: Гидрометеоиздат,1981, 240с.

2. Авакян А.Б., Полюшкин A.A. Об оценке ущерба от наводнений // № 4, с 4.8

3. Аверьянов С.Ф. Борьба с засолением орошаемых земель. М., Колос, 1978, 288с.

4. Алтунин С.Т. Регулирование русел. М.: Сельхозгиз, 1962, 350с.

5. Алтунин B.C. Деформация русел каналов. М.: Колос, 1972 , 120с.

6. Алтунин B.C. Мелиоративные каналы в земляных руслах. М.: Колос, 1979, 255с.

7. Аннаев С. А. Русловые процессы в крупных каналах. Ашхабад, 1986

8. Артамонов К.Ф. Регулировочные сооружения при водозаборе. Фрунзе, 1963, 344с.

9. Бакиев М.Р., Тагунова Н.П. Регулирование ' русел поперечными комбинированными дамбами. //Гидростроительство.-1991,№ 4, с. 14. 17

10. Ю.Балибин В.Ф., Сахарюк Н.П. Учет русловых процессов при проектировании дамб обвалования. //Мелиорация и водное хозяйство. 1980, № 4, с.25.27

11. П.Барышников Н.Б. Морфология, гидрология и гидравлика пойм. Л.: 1984, 280с.

12. Беркович K.M., Чалов P.C. Экологическое русловеде-ние: Объект и проблемы исследований. //Гидростроительство, 1992, № 12, С.4.7

13. Богушевский A.A., Голованов А.И. и др. Сельскохозяйственные гидротехнические мелиорации. М.: Колос, 1981, 375с.

14. Великанов M.А. Русловой процесс. М.: 1958, 104с.

15. Величенко Ю.П. Русловые процессы и динамика речных потоков: экологические проблемы. //Мелиорация и водное хозяйство, 1990, № 3, С.55.56

16. Гинзбург М.Е. Влияние орошения на свойства пойменных почв //Мелиорация и водное хозяйство, 1989, № 4, с. 55-56

17. Гидротехнические сооружения (под ред. Н.П.Розанова). М., Агропромиздат ,1981,432с.

18. Гришанин К.В. Теория руслового процесса. М.,1972, 216с.

19. Гудимов C.B., Мертвяченко П.К. Опыт берегоукрепительных работ в Германии. // Мелиорация и водное хозяйство,1991, № 7, с.33-34

20. Дебольский В.К., Шишова О.Н. Определение меры деформации аллювиальных русел. // Гидростроительство,1991, №7, с.15. 17

21. Егиазаров И.В. Моделирование русловых процессов. Сборник «Русловые процессы». Изд. АНСССР, М., 1965

22. Железняков Г.В. Пропускная способность русел каналов и рек. JL, 1981,312с.

23. Железняков Г.В.,. Костяев П.С. и др. Воздействие потока на искусственно укрепленные откосы. //Транспортное строительство ,1974, № 8, с.45-46

24. Железняков Г.В., Неговская Т.А. Овчаров Е.Е. Гидрология, гидрометрия и регулирование стока. М., Колос, 1984, 432с.

25. Жураев Т.Ж. Параметр формы живого сечения реки Амударьи. Труды САНИИРИ, 1975, вып.147, с.132-136

26. Жураев Т.Ж. Деформация русел геометрически подобных сечений. //Мелиорация и водное хозяйство, 1988, № 3, с.26.,.28

27. Зузик Д.Т. Экономика водного хозяйства. М., «Колос», 1996

28. Ибадзаде Ю.А. Гидравлика горных рек. М., Строиздат, 1986, 160с.

29. Ибадзаде Ю.А. Наносный режим рек. М., Строиздат, 1989, 323с.

30. Иваненко Ю.Г. Критерии гидродинамической устойчивости планового движения руслового потока //Изв. Сев.Научного центра 1990, № 1, с.54-60

31. Избаш C.B. Гидравлика перекрытия русел рек. М., Госэнергоиздат, 1959

32. Карасев И.Ф. Руслоформирующий эффект половодий и паводков. //Гидростроительство, 1990, № 7,с 9. 12

33. Караушев A.B. Речная гидравлика. М., 1969, 416с.

34. Касымов Д.К., Масаидов P.C., Набиев Т.Н. Растениеводство. Душанбе, изд. ТАУД996, 214с.

35. Кабулия Г.С. Регулирование русловых процессов при защите берегов. //Труды совещания по водозаборным сооружениям; Т. 1,Тбилиси, 1961.

36. Комилов O.K. Поэтапное освоение просадочных территорий. Душанбе, изд. ТАУ, 1994, 259с.

37. Комилов O.K. Целесообразность защиты и комплексное использование водно-земельных ресурсов предгорных и равнинных участков рек. //Кишоварз, Душанбе, 1998, с.36.46

38. Комилов O.K. Комплексное использование водно-земельных ресурсов в зоне формирования стока Аральского моря. //Информационно-аналитический бюллетень «Инвестиция», Душанбе, 1999, №6.

39. Комилов O.K., Орипов Г.О., Каримов Ф.Х. Русловые процессы в зонах распространения лессов. Докл. АН РТ Т.XIII, 1999, № И , с.82.,.85

40. Комилов O.K. Перспективы развития ирригации и оздоровления социально-экономической обстановки в Республике Таджикистан. Материалы Респ. науч. прак. Конф. «Проблемы водного хозяйства и пути их решения». Душанбе, МмиВХ РТ, 2002, С.59.62

41. Комилов O.K., Рахматов К., Хакимзаде С. Защита и использование пойменных земель. Тез.докл.научно-прак.конф. «2003 год-год пресной воды» Душанбе, ТАУ, 2003, с.80

42. Комилов O.K., Рахматов К. Водно-селевой баланс в зонах транзита и рассеивания стока.// АН РТ Современное состояние водных ресурсов Таджикистана: Проблемы и перспективы рационального использования./ Тезисы докладов.-Душанбе, 13-14 мая 2003.-с. 27.

43. Комилов O.K., Сатторов М. А. и др. Некоторые вопросы оценки и рационального использования водно-земельных ресурсов в горных странах. Инженерные проблемы и рациональное использование водных ресурсов Таджикистана, ИАРТ, Душанбе, Ирфон, 2003. С,20-29

44. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. Д.,1982,272с.

45. Корюкин С.Н. Регулирование пойменного потока. Тр. МГМИ, 1978, т.57, С.75.90

46. Костяков А.Н. Основы мелиорации. М., Сельхозгиз, 1960,622с.

47. Кудряшов А.Ф. Наносный режим равнинных водопотоков. //Гидростроительство, 1992,№6,с.39-40

48. Кузнецов Н.Т. Воды Центральной Азии. М.:Наука, 1968,272с.

49. Леви И.И. Динамика русловых потоков. М.,Госэнергоиздат,1957

50. Леви И.И. Моделирование гидравлических явлений. Л.¡Энергия, 1967, 233с.

51. Лохтин В.М. О механизме речного русла.//В сб. «Вопросы гидротехники свободных рек», 1948

52. Маккавеев Н.И., Чалов P.C. Русловые процессы. М., изд. МГУ, 1986, 264с.

53. Мухамедов A.M. Кинематические характеристики потока в зависимости от формы и шероховатости песчаных русел //Вестник с/х науки, 1990, №3, с.80.85

54. Наботов Д.Н., Степанова H.H. Берегозащитные мероприятия на горных реках Таджикистана.- Материалы межд.конф. «Водные ресурсы и водохозяйственные проблемы». Душанбе, АНРТ, 1999,с.ЮЗ.104

55. Назриев М.Н. Использование водных ресурсов и проблемы опустынивания земель в Таджикистане. Душанбе, апрель,1999

56. Научно-технический отчет «Изучение работы регулировочных сооружений и разработка эффективных средств защиты берегов от размыва на реках юга Таджикистана. Душанбе, ТФ ВНИИГИМ, 1990, 66с.

57. Научно-технический отчет «Региональная схема реконструкции; системы защиты пойменных земель рек Яхсу и Кызылсу в Кулябском и Восейском районах (программа НИР)». Душанбе, НПО Таджик НИИГИМ, 1993, 73с.

58. Научно-технический отчет «Разработка селезащитных мероприятий по бассейну реки Сурхоб». Душанбе, НВМПП «Мироб», 1993, 36с.

59. Научно-технический отчет «Изучить русловые процессы на реке Амударья, составить их прогноз и разработать научно-обоснованные надежные берегозащитные ипротивопаводковые мероприятия». Душанбе, НПО1. ТаджикНИИГИМ, 1994, 70с.

60. Научно-технический отчет «Разработка эффективных руслорегулировочных мероприятий для обеспечения условия водозабора в оросительные системы нижнего течения реки Вахш. Душанбе, НПО ТаджикНИИГИМ, 2001, 47с.

61. Полюшкин A.A. Из опыта борьбы с наводнениями в США. //Гидростроительство ,1989,№1, с.50.53

62. Проект «БУР на реке Сурхоб в хозяйствах «ХастиНав» и «Себзор» Таджикабадского района». Душанбе, ХРПГ «Мелиорация», 1991

63. Проект «Переключение р.Пяндж в старое русло». Душанбе, Таджикгипроводхоз, 1985

64. Проект «Орошение пойменных земель реки Сурхоб на территории совхоза им. Федина Гармского р-на». Душанбе, Таджикгипроводхоз, 1989

65. Проект «БУР на реке Вахш (совхоз «Комсомол» Джиликульского р-на), Душанбе, Таджикгипроводхоз, 1986

66. Проект «Орошение новых земель и повышения водообеспеченности массива Кок-Куль Пархарского р-на». Душанбе, Таджикгипроводхоз, 1986.

67. Проект «БУР на р.Пяндж в Московском и Пархарском районах». Душанбе, ХРПГ «Мелиорация», 1991

68. Потапов М.В. Сочинения, т.1. Сельхозгиз, 1950, стр.298.

69. Рахматов K.P. Технология и технические средства для создания устойчивых русел рек. Душанбе, // Кишоварз № 1, 2004. С.40-47.

70. Рахматов K.P. Современное состояние проблемы русловой деформации р.Пяндж. Душанбе,// Кишоварз № 1, 2004. С.47-56.

71. Рахматов K.P. Ирригационное освоение и сельскохозяйствен-ное использование пойменных земель долиной части р.Пяндж. Душанбе, //Кишоварз № 1, 2004. С.56-60.

72. Рекомендации «Режимы орошения сельскохозяйственных культур в Таджикской ССР», т.1, Душанбе: Дониш, 1988, 246с.

73. Ржаницын H.A. Руслоформирующие процессы рек. Д., Гидрометеоиздат, 1985, 263с.

74. Русак Л.Г., Пузанова A.B. Организация противопаводковой защиты в США (по материалам конференции ООН по водным ресурсам). Сборник научных трудов ВНИИГИМ, вып.6, 1978

75. Рустамов А.Н., Кошель И.А. Руслорегулирующие и берегозащитные сооружения на водотоках. Обзорная информация, серия «Сельское хозяйство». Баку, Аз НИИНТИ, 1991

76. Савульчук Н.М. Мелиорация пойменных земель и природоохранные мероприятия в отдельном хозяйстве. //М и ВХ, 1991, №1

77. Саликов В.Г. Распределение расходов воды и скоростей течения в многорукавном русле. //Гидростроительство, 1989, №2, с.27.29

78. Саттаров M. А. Вопросы оценки формирования и прогноза водных ресурсов и их качества в бассейне Аральского моря. Материалы международной конференции «Водные ресурсы и водохозяйственные проблемы». Душанбе, АНРТ, 1999, с.13. 16

79. Саттаров М.А., Гулом Хасан Абдулнаби. Вопросы оценки селевых и гидрофизических явлений в бассейнах рек Памира и Гиндукуша при создании водохранилищ. Изв. АНРТ, 1995, №1

80. Саттаров М.А. К изучению особенностей течения жидкостей через пористые среды.- Изв. АНСССР, сер.МЖГ, №5, 1973

81. Саттаров М.А;, Гулом Хасан Абдулнаби. О некоторых модификациях основных закономерностей движения воды в открытых руслах большой ширины на реологической основе. Киев, 1996, 12с.

82. Сергутин В.Е. и др. Шероховатость дна, русловые отложения и скорость потока. Изв. ВУЗ ов.1993, №5-6, с.68.,73

83. Сергутин В.Е. Динамика русловых потоков. //Гидростроительство, 1990, №5, с.54.57

84. Тахиров И.Г., Купайн Г.Д. Водные ресурсы Республики Таджикистан. КН1, реки. Душанбе, 1998, 200с.

85. Тер-Абрамянц Г.А., Ховлошвили Э.О. Гидравлические исследования пропуска паводков по пойме. //Гидростроительство, 1988, №4, с.34.39

86. Технические указания по проектированию оросительных систем. Часть 7, Оросительная сеть. М.: Союзводпроект, 1970, 169с.

87. Фенин Н.К., Ясинецкий В.Г. Организация и технология гидромелиоративных работ. М., Сельхозиздат , 1963, 479с.

88. Фенин Н.К., Громов В.И. и др. Проектирование производства гидромелиоративных работ. М., Колос, 1966, 271с.

89. Чалов P.C. Географические исследования русловых процессов. М.,1979, 232с.

90. ЮО.Чугаев P.P. Гидравлика. JI.: Энергия, 1975, 600с.

91. Шульц В.А. Реки Средней Азии. М., Географизд., 1949.

92. Яблонский В. С. Краткий курс технической гидромеханики Для ВТУЗов., М., Физматгиз, 1961.

Информация о работе

Рахматов, Курбон Рахматович
кандидата технических наук
Душанбе, 2004
ВАК 06.01.02

Диссертация

Освоение пойменных земель путем регулирования русловых деформаций на примере реки Пяндж - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы