Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Гидролого-морфологические закономерности русловых процессов на зарегулированных реках и каналах

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Гидролого-морфологические закономерности русловых процессов на зарегулированных реках и каналах"

ШВИСПРСПО НАШ, ВЫСШЕЙ ШЮШ И! ТЕХНИЧЕСКОЙ ЦСЯИТИМ РОССИЙСКОЙ ЗЕМЕРМда

Российский Государственный годрсмотеорологочоский институт (РГТЫИ)

На правах рукописи Антроповский Владимир Иванович

>ДК 556:533/.537

ПЩРСЛО!Х1-МСМОЛОПГеСМ1Е ЗАКОНОМЕРНОСТИ РУСЛО ДОС ПРОЦЕССОВ НА ЗАРВШИРОЗШШ & РЕКАХ И КАНАЛАХ

Специальность II.00.07 (гидрология сувш, водные ресурсы и гидрохимия)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора географических наук

Санкт-Пег-врбург - 1992

Рп«1<№ рыпэлавна б Государственном ордена Трудового Красного Зк&мен* пглрологиткг.коч институте.

Официальные оппонента :

доктор геогра^гчрскюс наук, npoieesop - Борчшников Н.Е. доктор географические наук,. rrpoi«ссор - Соколсн A.A. доктор геегргЛг.ш'Скжс наук, профессор - Чалов P.C.

Ве.иутдая оргелгзадил - ПО "Совянтервод"

ЗшцЕта дассертваии состоится " £ £/</£¿>¿>¿¿1992 г. в /*f Ч-icoü ш. заседали спациализнроьаннохо совета ■ Д 0G3.I9QI при Росскйиком ГопудгрстБечном гидрометеорологическом института (РГПШ ас г.дресу: I95I9S Санкт-Петербург, МалоохткнскиЯ пр.. д.&Ь.

С днссарчачкей jjosho сэнгкокитьск в библиотеке института.

Автореферат разослал * £ /чз ¿zycfq 1992 г.

Завереккые печатью учрк*данид отэызы в двух экБемляршс цросим направлять в адрес института.

Ученый секретарь совета, доктор географически* кэук,

.профессор • Ю.И..Гяхвн

'ссийсздн Г •.

ЦАРСТВЕННАЯ *!/ Г

¡БЯИОТККЛ -------- '—-1

ОЫЩ ХАРЛН'ПЗРИСтаКА РАБОТЫ

Актуальность паботи. Для рационального использования и ограни водных ресурсов необходимы исследования характеристик пропускной способности русел и русловых деформаций. -Результаты этих исследования являю;-ся составноЯ ч.ютьи гидрологического обоснования проектов водохозяйственных мероприятий и гидротехнических соорукениЯ. Недоучет их приьода г к неолрглд.'нкам материальным затрат:ил и ухудшениэ экологической обстановки.

Гидрологе-морфологическое напр<шление исследований русловых . процессов,вызвано к жизни нэсбходимостьк; учет при решении задач, наряду с законами гидравлики а закономерностей природной среда, в кото]юЯ эти закона действуют. Учет геоморфологической обстановки « режимных факторов, 'упраьля.ощах процЕсс-ки позволяет, например, оценить интенсивность плановых деформаций на участках рек больного протяжения даже в условиях недостатка натурных дпнних. Поэтому теме диссертант, посвященной вскрытию гидролого-мо реологических закономерностей, разработке на кх основе приемов и методов оценки характеристик русел и интенсивности деформаций представляется акгуалмюЗ.

Исследования выполнялись в соответствии с г.ланамя научно-исследовательских работ ГОШ', ГЬскомгидромета, АН бывшего 'деер и проектных организаций рсз;шх министерств я ведомств, в период работа автора С с 1979 г. и р'жее) и составе лабсра'/орип перераспределения речного стока и отдалгх гидрометрии и русловых процессов ЛМ. ;

Цель и задачи исследон; на Д.

Цельп исследоммй,. выполнявшихся автором, является разви-

• т!1ч гмлро.го^о-.'.'.ор;.ологичо:;х'о:; теории руслошх процессов для ее применения при обосновании проектов гидротехнического строительству л ,~ля прогнозирования русловых де^ормг-дий.

- Выявление и получение гидролого-морТологаческих законо-гл-рностеЯ руслопих, процессов.

- Раэтк.бмка приемов и'методов оценки основных морфометри-•ческих Ьсарактерастгас.-и юисксимшств деформаций русел рек в уе-•. лопиях нарушенного мдролпгпчче.чого резимч и при созшиши ис-

/у со тт.- еншх -рок-к, шглоп.

• . ' : - По -й'1.ьэот!) ir.se -.'одучгш&х- твзу^ататов- дяя- олг^влення ука-

OfVdiax xau:jfve;jKs'iia< при проектиговчки.'! круштх ьодохоэяйствеа-hiu мероприятии и гадюг^матгеких соорукеакй.

В даос^ргш-ш npewwiano рехение следующих оскояшис задач:

- разработка классификации руслоних г.рсцессоь рек с прес5-разоваюшм рекиисм сгока;

- исследаьпние сьязей ним. русло.ннх процессе! с опред-ъ-.хя.'н. амш фахюрмш и критериев усгойчкьос/и аьгелттх каиалор;

- выяснение схохо-'нь а различия руслоли процессов г, крупных кшииик в естестьекннх грун"нх и реках;

» устяноилйкие i и ,цх> л о о- i.co р J o л с 141 ч е с ки х закочолюрностей, моЯстьршшх кашгвкм v. река:/, с; шдш.м тиш-ми рус/.ошг. процессов;

- исподьзоьмив в расчета;; руслоьих дефорпгций героягност-нчх Me".o»>Bs прш.жглекпх к I илголош;!;

- ripaueneiiiiö галроло^-морфологлчегких з^хокомгрностеа для расчетов и; pausтрав русел рек ;; крупных земляных каналов, при состашге нка $оиоиих прогнозов русловых переформирований.

Метода;:, исследовали?*..

Реиени? 3ajivi осус^эсамяегся методами гидрологии и геоморфологам ис структурном узювче улдроформ и юрфологучески сдюрод-¡шх учестков. Б р£;0от*е ааю.изоз^ш ме.-ода срьвиителькс-морфоло-гически;: (срмюпгльно-гусгри^ичеста!;). гадролэго-морфологичео-кой аналогии, тадпошр^ологйческюс зависимостей (корреляционных связей), /гооздшше бзлакеовие ш?ода, статистические а вероятностные шгом», примааязкче в гидролог:м.

Гидролйго-;.!ор5слоп!ческие :i вероятао^зд.а i-^iopj обычно не требую?- знания оос^апаавизи баланс, покосов, расхода заносов и выяснения мвхаиизм: иерефорвофоиший. Vix использование базируется яа результатах обработки нагурнлх дуннкх по рекам л крупник каналам в естественных грунт гл и позшляе! получить конэчзшй ре-зультет, минуя рассмотрение крокекуточннх этапов переформирования русая.

Научная новизна и результата р/ioo.v.

- Развита ггдролого-ч.:срфси?огическое направление исследований русловых процессов в области йеневаге прогнозирования пе регулирования русел рек с измененным гидрологическим рзкишм и проектирования крупных неойлицозанкых каналов.

- Конкретизирован к уточнен ряд основах положений, юдер-«пгшхел н г.:;^олого-!.юр1олог:'.Ч'-'.;ком применительно к изучение ру0л013эг0 pr':eif.c» P'JK и каналов и уолозиях Ш!.е)КЛШЮЙ хозяйственной дая: ельноста.

- P;.3pii00:';ir.j: прингдаш гог^ания fij- саюк г --i ьодэхозя(!с1-венно»! клпссифиг.-ш:и и ьодохоз Решенного р^йонлрог'анкя руссл рек и нцойлкцо:,гш1Ых каналов» клаисификачна руслового процесса рек с ripeoЛ..13 0В"Л1Ш„1 рек:::,»;! сток^. :: шдослого-корфологическая классафикмсш шаив.

- Получены ¡срик.'ркшшшз залг.симости чу сел vi:noat хлрактеризу.зде условия "х oi5:и ¿улкцконирогакия, a írnae та дроморфс логические змзио^.юсти, гвойсгвеншга няьЗолее pacupocrp:.u¿:¡¡ia:,¡ t;iiií:m русел.

- Виедреач Ьв]х>я.-кос. кие ¡.том в расче л: р/оловнх деформации, которое ю сулеству открптот новое направление в о той области.

- Исследован лоааЯ клг^ос русел езтеси веяых кгшалиьовбн-ных рек, которые кспользуютея с качестве рнплогоь проектируемых больших ззшяных каналов.

- Определены параметра и неличкш дефоркагсй больших каналов в мелкозернистых грунгах. • tJ

- Раз patío t.'jü« методы фоновчх прогнозов руслопих деформаций для участков рек с зарегулкропшки:.! рози-.хк/. стока. С их помогаю опредглени типа русловых процессов, основные параметры русел, интенсивности плановых я глуопшшх деформация, произведена оценкг р.;з:.ивп ддл русла к посадки уровней в ниенкх бьефах КС к гидроузлов, перерар.'.зфо'^ип'л перекатов и заносихости прорезей в период згс.'лей: :.рзенл с поьыяелвм стеком.

■Достоверность нпучних полог.емкИ и эмпирических зависимостей обеспечивается использовштем и статистическим анализом обширных шу.'урних данных сети ГЪскомтлрометп, относящихся к участка.! рек с разный типом русл о а их процессов (примерно по 200 участкам) к практически по всем каналам бившего СССР, сведения о которых приведенн в опубликованных источниках и отчетах разлитой* водохозчйсивенных организаций (808 измерений расходов пода и /клонов в каналах, в том числе об ЕямерекиД на участках с расходами>.. 50 м3/с). .

Достоверность подтверждается результатами натурных обследо-в:чкЯ:15 рек, произдедешых дод руководством и при участии автор: tur: сосговдвшш /здродагя пасхах оЗсскошший водохозяйствегтых

проектов и проектов гидротехнических сооружений, г. таккг резуль-■ .тлами асслэдогений на сетешх русловых станциях, яроводиалихся по специальной программе. В рядр случаев ока подтверждается увязкой результатов с дашиии, полученными другими исследователями.

Прл разработке научних положений учуивались основные «леи-омк и законо;.;срнос:И смежшх тук (гидрологии, гидравлики, гео-ыорфолопа), на стиле которих развивается учении о руслоодк процессах.

Практическое значение исследований.

Необходимость исследа; иней по теме впаивается потребность;) в уч се русло них переформирований во многих отраслях народного хозяйстк:: Б !/ел:»родаи, гилреэнер^ткке, потом транспорте и др., связанных с использованием и охраной водных ресурсов, строительством сооружений на рак'-дс и гблязи рек. Вияпленниг: п уточненные представления о закономерностях образования участков рек с рьзкыма 'гмлая руслэвох процессов, канали-зогсшних рек, канало» и есдзствекных грунтах у, полученные эмпирические завпсшлста используюгся душ оценки характеристик русел рек, калалоз и интенсивности или скороста деформаций при нроек-тяродоняи нру:»шх нухохозяЯс¿зонных мероприятий и гядротех/шче-ских сооружений.

Региизацкя ьезу. гтатоь исследований.

Вскртио зыоно.жрнос'л:, метода расчетоа и прогнозов русло-пых 4орн и деформаций г. рэзуль.'ьтц фонового про л юз л использовали при глдролошческол обосновании волохсзяЯст^енких мероприятий и гадоотеу.нических сооружений:

- Ленгапроречтрансом при пландроваши судоходства, на р. В:ишЙ в услоют зарегулированного стока;

- Причолжлтровойсозон при проектировании сети водозаборов на р.Терешке в условиях переброски по ней час^и стока волжских вод;

- Инсгигутгии гидраълкческих ресурсов (ДШ> и гидрозконо- -шш (водного хозяйства) в Республике Куба при гидрологическом

обосновании гидроузлов, ззодозьооров и масс,шов орошения;

- Госкомгидрометом при пл;.лирова!1ии се'.и гидрологических станций и постов на крупных келиоратлнних каналах;

- Союзгипроводхсзом (теперь ПО "Совинчерсод"')

при составлении ТЗО переброски часта сю на северных к скЛисских рек на а? и иг:;; проактироз: при б_>льш;!х зем/яних "аналоп;

- ПО "Совпггчрмд" и Хеигклр>речтр,"1'сом три состалиснии 1Э0 и Схемы кодадексного использования и охрана водных ресурсов ::

р «работке про "ивопг'водаоьнх .■•ероприяткй р?к бг.сспйнь Амуре;

- Гидропроектом ;:м.С.Я.аукч ;:р:: сос'1 падения проэкта Катун-скоА ГЧ2 с кон.'ррегуляторо;.: к оценке условий су дох одела на Нижней Хптуни и Верхне1 Оби.

Агсробрцгл работы. Результаты ¡;сследоэ;ший гредсгавлялясь и доклпдозались:

- на Зсесог^ных научных конференциях в МЕУ" "Исследования русловых процессов длл практики народного хозяйс.-ва" (Москва, 1983) к "З-чкономсршсти проявления ьрозионных и русловых процессов в различных гриро/ных условиях" (Москва, 1987);

на Совете по гидравлике и русловым процессам крупных каналов нпучяо~тзх!гачесг.о& комиссии :ю терри тошг-льному перераспределению водных ресурсов ГКНТ ("Соаэгилрэяодхоз", Москва, 1983)

- Второй Всесоюзной конференции в институте водных проблем АН СССР "Динамика и тер:,т.ка рек, водохрегшяис и эстуариав" (Москва, 1994); .

- Втором Всесоюзно:.! наутом совещании в Сиб.отдзлекш АН СССР (ин-тц гидродинамики" им. м.А.Лаврентьева, геологии к геофизики) "Моделирование и прогнозирование изменений природных условий при перераспределении водных ресурсов" (Новосибирск, 1987);

- Третьей Дальневосточной региональной научно-практической конференция в ДНУ "Комплексное использование и охрана водшх ресурсов Дальнего Востока" (Зладлзосток, 1981);

- Всесоюзной конференции, проведенной АН СССР и' Географическим обществом! СССР "Комплексные проблема охраны и рационального иепользовлиля водных ресурсов Европейского Севера на приюре рек Северо-Двинскою бассейна" (Архангельск, 1988);

совещании географов в Пермском гос. ун-те: 'Трзл: география и развитие" (Пер®, 1989);

- Всесоюзной конференции в Вологодском политехническом . институте; "Экологические проблемы рациональцого использования и охраны водных ресурсов Северо-Запада Европейской части Юге?" • (Вологда, 1990). ■ : '

- Коор^лн.'лиоштцх сопецыниях по гидрометеорологическим ас-

■яектаи -е.триторгг.льного перерг.спг.едрлс-нил врдиих ресурса:» (Затлел, 1^2, 19СЗ).

Ртзульягт исследований гдчче представлялись:

- на У Всесогэтом пдаологическо'.! съезд: (Ленинград, 1936);

- Я! Всрссу^нэ?. конференции по мелиоративной географии "Пр&Лгемч мелиоплции я связч с 0!Г.;;:.5гзяцирЙ прярохопольэошная ъ условиях Нечерноземья-ЕврспеЯеяоЯ ччсти С!Х?"(Ровно, 13«36);

- На ¿-оп^рсниии в Пермском 1Ьо. ун-е "Пути повкчг.ияя ыировозарзяческой направленности ирмг^яиш'л к проблс::; геогр:.Л1И" (Яьтмъ, 193-5);

- На красной ьнуччо-'-е'хш'.ческой конференций "Оборотлив систем; теп."о- v. м.гозипсЧгчгая нп предтряятиях Красноярского кр.'Л" (Крмяоярек. 1Э£"г>>;

- Н(1 второй к третьей конЧ'уеш^иях л ДВН'Л! по проблемам гидрологии рек зоны ГА'.: и ¿плъиего Восток:, п по проблемам воден: ресурсов Дальневосточного эко;<с:.сгческог& р*Дока и За-о:-Дк:>лъя (Вл?таосгок 1983, Г9£0);

- У1 с-ьезле Геогротачеосого сОисс'.т Сссоа ССР (Ле;ипгрг<.;-„ 1975).

ПуИллкйцак. По результаты' неаледоьаиай автором опубдяко-в:'.но бо.ю? ряоот ог>?.нм серпом при-крио ЭО печатных лисго£ :: ссстаглчно оолее ЭО нг^чпо-тех'гпчсск!-* отчетов V. з- п;.сок с обоснование:.' проектируемо* зодэхсзяйствеяпыг. мероприятий я гн.сротехппческкх еоорукеяй.

С"">ук?уоп и со'ьрм Д'сснгт-али^. Дл-сертадад си: ю/.т из введения, о гихл, заключения, списка ли ^ ер: тури, ьклччагцзго ЗСО нрл.».'.еяоваклй, з том число 45 иностранках. 14 приложений. Работа, излокеа;. на 250 страниц« машинописного текстп, кллэстря-роваяного РЗ рисужглж и 43 таблиц«)®.

№ защиту выносятся результаты исследований питролого-морфологически 9«око;/еряостей русло чых процессов к их тртае-нениа при составлении фоновых прогнозов сусловых переформирований на зарегулировангаге рекох л крупяшс каналах в естественных грунтах.

Со дернение работы. Во введении обосновывается актуальность теми, научная новизна, изиагаотся дели и задачи выполненных исследований.

В первой главе рассматриваются общие вопросы и постановка

задачи, ссздглиу и развитие п;;фолого-1.ю^«логического н^'рпме-ния гсслздоклнЗ русловых процессор в условия?, лроех'.ироттния крупных Ео;схозгастпе!\шх м^роьриятий и гидротехнических сооружений.

Предпосылку г;1дролого-мортолог.!чйс1'.ого г.пярьялоимл ¡;сслело-г.пняИ содержался ухе я работа Copra, В.М.Лчхтпяа, Н.С.Лелююко-го и У, ГЛ'луштойл. В дальнеплси благодаря работам М. А.Великакова, К.И.Россшского а И.А.Цузьмкт, С. Т.Метана, О.З.'лндреева, Н ЛЫЛоккавееиа, Н. А.Р«ан/.шша, 1!.И.Кондрм'ь';ра, ;!,£.Попова, Г.З.Нелеэшиога, К.В. Грипадииг:, А.З.Карауаева, 'Л.Карасем» К.Ф.Артамонова л А.Н.Крсокдна, Н.С.Знашвской, З.Я.Робкэвсгй, Б.Ф.Сшщенко, Н.ь. Барышникова, З.С.Алтунинг;, Р.СЛалова ч другие ученых результаты иселедсьапий руслолих процессов о{ормя-лись в самостоятельную научнун дисциплину.

В наиболее полном вида учение о рус левом процессе представлено в рамках rajípoxoro-wo реологической теория. Основные пологе-ния отой теории, хотя и не все, и в разно!! степени, разделяюгск ведущими с:;ецлалистш.и в яагаай стране и за рубежом. Она разработана, главным образом, для per. п естественном состоянии. Исследование русловых дефолмоцаД в условиях измененного гидрологического и руслового регамэя является сравнительно новым разделом общей науки о русле. Представления о дискрэтности й структурксо-m руслових -'ерм, содержащиеся н к-аз панной теории, позволяют детализировать отдельные ее полокения применительно к ковим условиям йуккапонкролаюш водэтокоь и значительно расширяв'-1 возмок-кости прогноза руслошх деформщгй.

Законы лза^.-одаЧстзия русел и потоков в преобразованиях услобйях остаются преышш. Однако, вследствие чзмонения основ-' ннх руслофоргт;ру:;ц;-х факторов гпоявляется русловой процесс в ляо:1 форме и представляет собой однонапрэлленнне изменение морфолога че скоро строения руслз и псИчи, сопровождающиеся обрятшчми циклическая изменениями, оопул-твувцечу новому гидрологическому pcKUíiy. Значительное развитие получает местные' (локальнке) де- . формации вблизи гадооте.-сническ;« сооружений.

Сток наносов вследствие хозяйственной деятельности спредэля-етзя нешми условиями йоршрозания на водосборе и появлением од-ионтрсЕленних эрозиокяо-аккуцуяятивжх процессов непосредственно в предел-* рзчных участков, • ограничент» гидротехническими со-орукения'з. Посредством canope ту лирозашя происходят перестройка чор'"олоп;п t.irhií. Река, стремится вернуться в состояние •

дишалческсго равновесия. При оч<'Н;. сш;ьних нарушениях гидрологического |<екн;с. асгуг изкэчяться ис одько оссж осредкенные характерялики, но :! тип руслоьог-о процесса. Меняется сооъноме-ни(- ¡.яг;^ ¡1 руслопшл процгсо.-шп. Нарушается баланс

I'« тих/ количество:.: шло сои, цен и русло вследствие под\:.|~

ье пйкенш берега.' я колачьстяо:.-,. !;•• лосса, оседшакх на пой..» и ыде ИаШ^Н.

Известно, ч:х> »и эшшрлчгско;: сл:даи н^тл ышшЛ 4f.orb.-j научного осоОиеивд яадя.оте:я клисск^.акации ¡и;* типизаШ';: .неелгду-еиих о^кт-ом и процессов. Они в значительно!: о.елени помола: ■ разработке рчече.тнше !.',1!?одов. К^сиификлдаи и ьое ¡;реи.'.уеес'.Б&, свяягшии с их использование'.;, исходят при^нек'.и и при исследо-зании румоыас процессов креооразовтню« а кгхусстзегатх водотоков. Изьестни лч^сс;фи;и51я "'Дротсхн'.чсскгх соорухенкЯ по сте-цош! миянкн на р/слорсЯ процесс; Б.С'.Спц-нко и гидрологически кл.!сс;:;:'--:ги;::я кьнялов 3. С. Ал'."/кинь.

В рабопе ^едлытотся приааяа построения водохозяйственной ¡и:>1сси;:икицз'.и русел рек к крушшс гая:.лов к-естестианних грунтах, исзютдоЗ шдглать тмоще руслом;: зад-.ч?., ч:о способствует разработке соотЕе'.-стьу-.дах им охе.\: р^счгд: и'Прогноза руслових де^ор.мадиЛ. Осною.1'для укг.зишой ьласса&аащш яа-глется с.~с#г>-¡¿ее. В ло;йхозяйствешшх системах вода подается по соединитель- ' ным канг.лж из ргк-донеров (рек г о^ье^.-м стока) в р;кн-водо-придж'-кп. Некоторое речше учсстуи попользуется для подачи воде в обратном налрг.васкиь и аре.ъредр.и:ся и анти-рекй, Звенья зодо-хозяДственкчх скоте!.;, влтолняк/дое «и и и те «е функция, шгут быть преде тавлени л заде соотвьтстнуш.к классов водотоков.

На рок^. л хпкадах определенного класса, ваиолнягошкх одна в те Ее функции в составе водохозяйс.в^нних'смстег-;, имеется определенная сиецкфжа.в стоке вода и коаоеог., ч»о предонрбделягг проявление специфичности л в характере русловых переформирований. Иедафикьдаи конечной форьы преобразованна* русел кооъатамих де-йормаайй определяется талой руслового процесса рыс э еотествак-ноы состоянии, степенью и видом преобразований. Какдсму классу преобразова:шнх водотоков свойственна своя схеул развития дс$от-Ш|{Ий, что позволило разработать кяссокфикаци 1 руслового процесса прэобразоБ&янчх рек.

Классификация неукрашенных каналов по характеру руслового процесса., предотавле'нноя в работе, является развитием классификации В.С.Алтунина. Она получена при использовании в качестве

- а -

определяющие факторов: водности (пропускной способности) к состава подстилаете го грунта. Состав ке грунта предопределяет допустимые зну чеши уклона канала, а следовательно и транспортирующей способности потока. Классификация позволяет упростить определение устойчивости русел проектируема каналов, характер и интенсивность возможных рус.тоыхх деформаций, стлали рует розоабот-ку типовых схем ли. расчетов, прогноза гозмоаннх русловых деформаций и определения осноышх гидравлических я мпрфометряческиж характеристик. Классификааия необходима при разработке охем регулирования к предотвращения некглатэлыш последствий руслового процесса, прл составлении рекомендаций по способам и ноос$го-ди:.юС степени крепления каналов.

Вторая глава посаяцена методам исследования'русловнх деформаций, используемых при обоспозагак проектируемых гидротехнических сооружений и планировании мероприятий по комплексное яс~ пользовали-) и охране водках ргсурссв. При гидрологс-морфологиче-ском подходе руслоше задачи обычно сводятся к определение морфологического строения русла и интэисишоега русловых деформаций, соответствующих заданным стоку вода и наносов. Характер задачи и особенности русловых деформаций преобразованных До'дото-ков различных классов предапредвлячт особенности оценки чг де-фэрмеций - методик расчета и прогнозирования. Например, при расчете характеристик прояускноЗ способности и прогнозирования русловых дефор!.;?циЯ рак-водоприеж'жов наряду <1 балансовыми ш-тода1.ш могут использоваться мор^ометричоские и гидравличес1ме зависимости, получение для зе-шшых каналов пря сашраэгаве. При аналогично!! оценке рек-доноров примзюии балансоше метода к шрфомятрическле зависимости, пепользуелме на предгорных реках с ннзкон-епорюми гидроузягыа при завале наноса:.® их никних оьефов.

Среди методов определения иарш.:е1'ров каналов вчде.тшда ссно-тзпняне на использовании нзразкааалцке скоростей, предельной ело-кущей силц и тадролого-кораологические ("теории ретла"). Лвд-оавлические метода до недавнего времени бали разработаны преичу-щественно доя каналов небольшой пропускной способности, как сразмо,с креплением их русел, в которых практически отсутствует сток наносов и русловые дефоргдаяак. Создание-больших каналов в эемкяяюс'-руслгос назвало необходимость учет?, са'/юрвхулирогаяия скоте; к но'юк-русло, а ото в свою очередь заставило задачу

- ю

расчьта тагах к.далов рдсси-чтривагь особо (В.С.Алтунш, 1982). Представляется даа пути опрэделекш опяшальных с. точка зрзнкч русловах перс^ор.-.ароаа:«а параметров больших земляных каналов: I) с поиоаы: гя^релыхы.'орфологичеехгх методов, с пооледумаей увлзхой результатов о голу чеши:!.::: оСнчкимл гад авли чес к;; .-л мето-г&ки; 2) ргзлячщ лдоаалвческлх методе® такш .обргзем, чтобы с.:.и з явном над учигавались руоло:;ор;.1лр:>тцгя способность потоке е елмерегулирозакг.е си о теки погок-русло.

Дня проелгаручкит какьдоз определенного класса тлеется возможность поделсетть сулсстауивдэ каш-га и реки с высокой зарегу-лкрованкис-.ъу стока к скатами поперечными се чет'Л'Ы, которые могут рпссматр^пш ься ь качество ■ ¿лалогов при расчете каналов и исоледсцг-чш руслок;х процессов. В работе шбор аналога из числа каллизовачк^х рак дтя р&соштривавксг-о .кзясж осуществлен с критерия:

2е-'° У /Ч-уУо, 'VI. с- /V^ С-J.

Учаченпе уч.1запнсго критерия для реки-г/далои. и хлч канала со-о-.ветстаекяо раьно: 0,20 и С,24.

В итоге рассматривается морфоигтрическае и тадоошрфологи-чесгп'.е зг.и::с:;мос7л, П!£рслого-;.;ср'$ологг.ческие аналогии, упро-гдаип.'З бслйнссшЗ г/.а то л расчете продольного профиля, метода теории роя.костей и матемгтичесдой статистики прк.'«ните.чьно-к расчету руслозых ге^оргацаЗ.

Благодаря представлениям о тас^ренюста к стрултуркссти русловых фори, юзизкност,: использования морфометричгзегхх а гид-ромор£олсгических зависимостей и метод:! аналогии значительно возрастает. При Есдользовакпи зависимостей для каждого типа русловых процессов в отдельности, точнос-тъ определения характеристик повнаастся. На основе типизации пелучекы критериальные зависимости, необходимые дня прогноза типа русловых процессов в проекганх условиях. Выбор гшелогов произвоп.<тся, преагде всего, по типу руслового процесса, й лааь после ¿того обугщается шагание на значения каждого из основных руслофор:.гарувдих фактороа в отдельности. При близких значениях указанных факторен допускается непосредстБаяюз перенесение характерно'т.к с /--метка рекя--аньлога аа рассштрисаошй участок. При большом ке различил переход от характеристик участка реки-аналога к характеристика!.! рассматриваемого участка осуществляется с помзиью зависимостей, свойственных данному тилу руслового процесса.

- TI -

Разрр.о'отан комбинированный упрошетшй балансовый метод, учативачпий пре'.п.уэдства сутцеитьупнии мор*.о.ггтр:;ческ:сс зг.зиск.чо-стсй, достоверность которого подтверкдаетоя результатами контрольных расчетов. При его рггпгботке приш'.у во внпг.ише и учтены результата исследований С.Т.Адтунана, Я.И.Лези, В.С.&гглрн-кова, А.Б.Еекслера и В.МДоньиберга,, В.С.Алтугпм,'-, З.А.Быиле-вича '.! нчхоторих других ученых.

Оценке точности определения продольного проЛи.тя упро.-.еянам бплансозим методом в ¿¡полнена на участке в.йртыаа нисе оз.Золсан. Характерноr.uu! перзокачгльного к разлитого руоли Иртшы подучены на основе анализа и интерпретации данных ггрою.тьного профиля 1910 г.

Сравнение свидетельствует об вх близком совглдгняч» кроме расчетной дотек участка об::;его ря.зкава, которая ог.азглась в 5 раз меньше значения, определенного по продольному. профшда. Соответствию Сольае (з 4 раза) и объем вымчтого грунта на ■ всем участке, охваченном обпим ьаз;.ьвом. Однадо, на учпотае .наи-больпзго раз-.ыва {при L = 47,5 км) расчетное значение объема вымытого грунта близко к фактическое {5,3 шш.м3).

Русловой процесс характеризуется гаогофакторностьп. Оцет:а влияния кавдогс отдельного фактора практически оказывается не-воз(докно;1, поскольку оно осложняется случайная) явлениями. Поэтому к русловог.у процесс/ вполне применимы вероялюсгие метода, иозвошгоадаэ оценить степень риска, принимаемых проектных решений при учете руслових дефоргадай.

В третьей главе выполнен анализ факторов, определяющих типы русловых процессов, в том числе руслофоширугщих расходов вода. Приведена оценка исходной информации, используемой для получения эмпирических зависимостей.

Кек уко было сказано, русловой процесс - г.когофактэрное язвление. Каадай ф'.и;тор, в свои очередь, шкет быть представлен целой системой характеристик. Установление строгих зависимостей мекда типом руслового процесса и определявшими факторами превращается >■; очень сяовнуа задачу. Bíxoí- кохбт бнть найден в их угро-и;ен»!И и использовании ограниченного числа факторов, имеющая нзпо-средственное отношение к оуолоша переформированиям. В качестве таковых приняты: сток вол*. наносов и ограничивающие условия.

. . Водность опъе.юляет размер бсдэтокоб и русловых образовений, а вчестз с мешсжкыся стоком нгносов и, влиянием огргашчпваиш: условий и ".ни руслових форм. Сток жшосоп, внсчупгаиций как

втсроЯ незаы-.снмЛ фактор руслозшс нроцзссов, в некоторых условиях определяется водность» и рекимсм гадкого стока.

Наиболее разработанным) и логически обосновашшми методиками ояределея.чя руслойормирувдх расходов водг являются пред-локених $.ЗчЛ1.ернакг', Н.И.&шсшэзва, Ч.Ф.Кйрг.сева. В каиболео соирешкной методам И.О.Карг-сеьа используется критериальное (пороговое> значение относительного расхода, с помсзью которого выделяется основная фаза средне.'/лоюлстнего паводка (половодья) н опродвлязтая йезрЕ.з:лсрш?. ког.илакс, тфедстаьлявдй собоЯ итю-азхедонпс хпрактг рцспшл относительных расходов вода и относительной продолмпельности интервала упазашшх расходов веда. Опре.ьзленг.о ояюсатсльяоЯ яродшкптельиости раостлатргсжется как зад-Ч.а о дтп те ль не с та гаОроса случайного процесса за пороговый уровень.

Использование ? генной работе попятяй удельной моцяоетк Ы^ и удельной рлСо'Л! ^ = (А/ Р)^ • совершаемой потоком при прохождении по пус.ту. придает ^тодУ определения руслс^ормпрут)-цих рпехс.дог вол: ббдьиу." определенность у. фазическу*; обосяоззн-ность (рис.3.1).

Следует ответить, что лека^ее в основе ьзех этих нзяодас, подоаениь о прэпаргщокпльюсти величин деформаций руезл расходу наьоссв (или комплексу хпрактерпела-:, отхлЕащеад зток наносов) осааитоя Д!ск/сс::о::;ц-':.!.

Заачншщ дродолситслглости прэхоздекня руслоЗ'ор.-.аруидих • расходов обкччо грушырултея по рьЛонам, зиделяег-г.: по во дно ¡.у ре с.;,у а уардаер^ститм «аксиального стека, представленным в справочниках со водил.? ресурсам. Указанные схе:.и могут исполь-зонаться для определения приближенных величин продолжительности руслофорьарувдкх расходов иода неизученных рек.

В чвтгертой главе предотав^ещ гед^лого-иорфэлогичеекпе заксьо;.жрнос".к, свойственные участка;.; рек с определенны:.:!: типами русло г;»-'* процвсссв а крупным зэмшшм каналам. 3 результате рас с л» тренда многочисленных зеиюшос.'еЯ морские го:пео<л;->х а гидравличеспос характеристик с опредедешдаш факторами установлена закономерности разграничения типов русловых лроцгесоз. Сделан вивед с то«, что на графиках, сштиетствуадз: исходной информации, точки довольно четко группируется по тгшам русловых процессов, если хотя бы по одной из кх осей откладывать уклон. иле вырасеькв, содержащее его, В получающихся полях точек не составляет труда провести критериальные (характеризующие условия

Определение руслхрорнкщющш расхода ьоды р.Клтунь-с Тюнгур (створ 1)

1- /sí?*. ; 2-mi*. ; 3-№я*. Pmc.J.1.

переходи) и ocpi диеншо линии сьязп. Пр.: это/, незначительная часть '.оч«;к г.ока;лет в ueoBoilCiDcKiCJe зоны.

К.'лдая 1 аздилявцая линия проводилась так, ч:о')Н число точек, попадание в несвойственные зош, Оыло нагленьтик. Видеряк-волось и условие равенства {пропорциональности) чкола танах точек для разграничиваема типов. Представляя разделяющие лгкии аналитически, получаем критериальное зависимости, характеризующие условия перехода русловою процесса из одного типа в другой (та0л.4.Х)>

В частности, средние по сечение скорости течекия, удельная мощность потока и касательная окла, приведенная к единице дшчш реки (соотвегствувдие руслснлюлмяицш' расходуй вода) при пэре-ходе руслового процесс*, чз одного гит в другой кдевт определенные значения (при переходе свободного «еандрг.рсвадая з незааер-ве'шое I*' Z 1,20*1, X м/с; N^ с 400 кг/о, а при перехода неэа-веpnеиного .'¿гялдрираьаннл в дюгорукивное русло Сг 2,0*2,10 м/с; Л/^а-ЯЗОО кг/с). Установлено, что указанные хсрг-чтерксгнки могут dicrb пргддт.-влени в гиде произведения некоторая констант а критериев динамического подобия.

Оценка точности у; илот детая типа руслового процесса по критерлсльнам зависимостям производилась лоорьдсгго« олределеяия процентов (эьгагрич'ескшс вероятностей) иопаддкля точек в соотг.етст-вуа.;г.е зсш и озределрнця средиекяид па .и ч-эаг.г.* съчбок э тих вероятностей. ^эуль'ать оценки вок.'.зкзак: ,ч:о крклр'лальгиг з<виси-иос'.т .'.О-Х? ксислваоваться для иркближеккого определения типа руслового процьоса в случаях редкого изменения ги д^о ло г/, че ск о го л руслового pesMMOj', рек.

Следует отметить, что рассматриваемые в диссертации критериальные грсфики т,шоь руслових процессов по своей сувдоств близки к известным & физике ди^ра'.:.:^ фьзовых превращений (краше фЕЗОвых переходов) вэдэств в природ?. Цригером ::o£e? слуькть дкагреша (Тизешх превратила вода (з виде кад:оста, пара и льда), где о пре делящими факторами являптся давление и температуре.

Получен ряд вводов об условиях существования рек о ратным типом руслового процесса, которые пыоют теоретическое и '.фактическое значение. Например, свободное меандрирэванме появляется при меньшей водности, чеы нэзаверпеннос ме актирование и русловая, пойменная мяогоруказность. В случае высокой водности появление незавершенного меакдрирования или многорукавного русла

таблица 4.1

Прпкврк критериальных эаэлсйшстзй, характеризующее переход руслового процесса

из одного типа в датой

; значения коэлдашиечто'в ¿гс и показателен степени £ . с. , сС ь заристмоояз: при переходе:

Ветюя1НОс:> гопггдслия точек з зону

Вид

ния з ксзагэршегаое незаве стенного цсандаро- ¡иредняя кэтдргтнческоя вания в ¿.аогспуказкое !ошибка РУСЛО

1 ■ 6 \ с 1 : ■Л ' с 1 1 свобод- ; нез&аерч ¡яого-|КОГО , деннс- ! ру-<х ; мегнд- ! го не- (кивгая \ ркро- ! аллр;.- 'русел в^нм . роза- ! ■ 1 : к :

«¿,35 -0,44 | | ¿¿/6,С ! ¿,3/3,3 |ЬЗ/6,8 - 1 ..... : .......—

г^Л-Л

1

: 0,3801 1,ю

б .

/г

Л 'к/о

I 1,65 [-0,

41

Ы. '

О- Л-ГСс. | 0,210, -1,00

3,80 1 0,08 1

0.2401 1,10

3.05 ! -0.41

0,64I I

91/3,5 1 93/3,4 ¡62/3,3

... л------

! 97/2,1 : 26/2.2 '91/4,4 | 68/5,7 | 71/7,1 ¡70/7,1

,17 I 0,7001 -1,00 ¡0,64 |1.Г'| Эо/4,9 | 30/0,3 ¡90/5,5

- 16 -

определяется уклоном долюш в харпктароа грунта.

Гзвестео, что с ростом расхода размеры поперечного сечонкя русла возрастают, Однско участки с русловой к поименной много-рукавностью яри одном £ то» кс расходе обладают денышши размера»« поперечного сечения, че* участки русел с незавериинянм мь-йкдрироыли&м, и ^еы более со свободой».

Отнояевке ширены к средней глубине возрастает с уменьшением уклона дна долины. Наибольшее отношение шранк к средней глубже при однеи ~л том хз уклоне mi долины наблюдается на участках с русловой и acttuDimoa мкогорукавностьа, меньшее на участках с незавершенный не аудированием s иш&екьаее - со своЗоддаы ыеаядри-роъаяием.

Статистическая обработка основных характеристик' руслового процесса с целью уточнения условий существования разных типов руслового процесса к зш получения количественных кзиерителеЗ аок^-зытет, что аялы характеристик, сьоистаешша участкам с раз-ниш тип&ыи руслоыа процессов различается пс средней? значена» (д дисперсии). Однако, кривые обасг-зчеиности одноименных характеристик, ярпдетавленнкх в относительно« (б виде кодульнкх коаффкцкектов) и сооггетсгрулаие разный тияак русловых процессов оказывается близкий) друг к ¿руту,

Установлено, что сродней в сечении скорости течения, удельно 2 кодаос^я потока а когу^яц^н-.а:.! кзяалиотости, по сравнении в .'другша характерно гакэяа, соответствуют наишшаге значения коэффициентов вариации Оу . Ярд это.,. кайме »шлие их значения ваблидспгся не участкам рек с незавершенным а\о гидрированием.

Отнозение коэ&Зедлекта асквлетрш: к коэффициенту гаркадии -gp (близкое к рулг) свойственно рвдам средагй скоросл в сечении L/ и скоростного когфЛифията в форм/ле Шезк С . Наибольшее отношение ^^'зрзгадоежит ряд&& удельно S могдостн потока, коаффЕциРнто;« шероховатости з извилистости.

Основываясь ta неводе об условиях разграничения течек по швам руслоысс процессов, оказалось возш&шм предугадать, что боль'шнстзо суаест.вущих гидрошр^ологичесхих зависимостей удастс-ч детализировать г., те и самы, исшсать точность рася°тов по нкы. Результата исследований с асш.чьзозениек катода гловест-венной лийэйкоЗ коррглядо! показнлаът, что зелиситста зада С .И. Рыбкина, Н.А.Белгнского и Г. Я. Калинина, С.Т.Алтунина, В.Н.Гончарова, К.Б.Гршанмна детализируются с учетом ткла руслового процесса (табл.4.2).

Згблща 4.2

Примера зависимостей (¿'равнений регрессии) меиу характеристика?«! русла и поюка при незавершенном ыэащфировааии, русловой и пойменной многорукавкссти

Коэйодпенти регрессии а показатели степени при:

Вид зависимости (уравнения) ; незавершенном кеЕядрировииш ьагогорукавном русле

! л & С | 6 с <1

0- - 6 **' &<■/= \ 2,85 0,93 0,87 6,55 | 0,82 0,98

! 1.40 0,70 0,39 ----- ----- 0,845~~] 0,200 ; 0,73 0,38 - -------- ----------

5 = ¿О1 2,95 0,57 -0,02 0,350 | 1 0,53 -0.33

0,150 0,34 -0,10 0,335 | 0,45 0,14

0,845 0,64 0,09 -0,45 0,0425| 0,75 -0,01 -0,77

'Пер. -ьЛ 3 • ГЬ^ 1,20 0,22 -0,29 0,76 4,50 | 0,19 -0.25 0,95

- те -

На основа зависимостей Г.В.Хелезнякова и К.Ь.Граиашша по-луче;ш эмпирические формулы для скоростного коэффициента С при незавершенном ыегидрировании, русловой и пойменной (/логору-кавяости. Эта формула справедливы для всего диапазона расходов вода от меженных до руслонадолняэдих. Средние ошибки, определяемых по ним характеристик не превышают 15-20 % от факттческих значений»

Осредненнае зависимости могут использоваться дня прогноза значений отдельных характеристик при изменении гидрологического и руслового рекима рек.

Существует особый тип водотоков - канализованные реки, под которими понимаются реки с высокой степенью зарегулированное™ стока 0,50) и скатим поперечным сечением .$ 40+50)« Несмотря на отдельные черты того или иного типа руслового процесса,, присущие канализованным рекам, общее в их рею<ш стока, морфологии и гидравлике и сближающее их с каналами является более существенным.

Коэффициенты шероховатости необлицованных канглов с увеличением их пропускной способности уменьшаются и стремятся к некоторому постоянно;^ значению небеспредельно, что подтверждается графиком (рис.4г1)„ аналогичным по форме известным графикам Никурадее ддя труб- и Зегкда для лотков. Отличием рассматриваемого графика явлштея то, что вмест о трудно определимой относительной шероховатости русел А использовано отношение ширины к средней глубише и характеристика подстилающего грунте /} . Числа Рейнольдса пройорциокальны, использованным в данном случае, удельным расходам вода у : /и г/оо А^.--=

Кинематический коэффициент вязкости принят равным "О = 0,01 с^/с, что соответствует температуре воды ^ - Ш °С. Использование данных по канализованным рекам позволяет восполнить асходане данные при исследовании гидравлических сопротивлений зодотоков данного типа.

Зону точек на графике {рис.4.1) в первом прибли*ении шало разделить на-три области» *

1. Область расположения точек, соответствующих малым и средним каналам (слева от линии ОД).

2. Область больших каналов и малых канализованных рех (между линиями АВ и СД).

3. Область канализованных рек и очень больаих каналов (спраш от линии АВ). - ' ' \ ' ..

ЗаБИС'ияоати коэффициента Шози для участков с русловой, пойменной ?гногорукавность» и незавершенкам меандрированием

"йш руслового процесса Диапазон изменения уклона Зависимости

русловая и пойманная мпого- рукавность 0,000031-0,010 С - V ¿О f—7= ■

незавершенное меанлриоовшгое | 0,00040-0,010 С - С7( у ^ у ■ ^ а

■ ..... ................. незавершенное меандрирование > { | 1 1 0,000059-0,00040 ! С - У

0,000015-0,000059

»«и аш гною 1сс,'1 хот /¡-я/а-гл/юи

Рис.4.1. Зависимость лг. '7Сс/зая

каналов и канализованных "рек.

1 - гравелисто неочаше и галечникою-лесчадае участки

каналов;

2 - каналы в песчаном грунте;

3 - каналы в малкопесчяном грунте и в супесях

{Каракумский какал);

4 - каналы в суглинке

5 «'участки каналов в мелких заиленных песках,

в супеси с включением гальки и гравия, в лессовых и илистых аородах;

6 - реки с галечно-валунныы руслом;

7 - русла рек галечные с преобладанием гальки при

наличии суглинка и песка;

8 - песчаные русла рек, часто с включением гальки

и гравия;

9 - глинистые и заиленные русла рек.

- 2Т -

больших каналов а г/алых канализованных рек с увеличением удельных расходов вода у харатерно увеличение ¡1 , чго объясняется увеличением стона взносов и появлением крупных внут-рирусловых форм и русловых деформаций.

Коэффициенты шероховатости, соо.-йветствулцие канализованным рекам и очень болъиим каналам (третья область на графике), при определенном составе -грунта и спредвленних значениях Р не-

смотря на увеличение ^ остаются постоянными. ^

Отношение ширкни русла к средней глубине —т^ канализованных рэк уменьшается с возрастанием коэффициента естественной за-регулировашюс-и стока , что необходимо учитывать при проектировании крупных каналов в естественных грунтах, в

Пятая глава посвящена гладиэу результатов применения гидролого-мор^олотческих закономерностей для оценки параметров и величин деформаций больших необлицованных каналов в естественных грунтах. Определение параметров каналов выполнено на основе метода гидролэго-мсрфсшзгаческой аналогам с учетом гидразлических и морфометрических закономерностей. Приведены результаты расчета продольного профиля головного участка канала в естественных грунтах ц оценки плановых деформаций больших зе.мляшх каналов.

Оптимальные (с точки зрения русловых переформирования) параметры большие земляных каналов, определенные на основе использования лапша по участкам рек-аналогов (рек со значительной естественной зарегулированностья стока) увязаны с результатами расчетов гидравлическими методами С.Х.Абальянца, Ю.А.Ибад-Заде, И.Э.Карасева, ИГЛ (ныне СПб ПУ) и Союзгтшроводхоза (табл.5.1). В качестве примера приведены результаты расчетов параметров канала э мелкозернистых грунтах на основе завясишсти коэффициентов шероховатости от удельного расхода вода, параметра формы поперечного сечения русла и состава грунта: гх. -{(Чч^ > А}, а такие зависимости отношения ширины русла к средней глубине от коэффициента зарегулированности стока и состава подстилающего ¡грунта: .

Упрощенным балансовым методом с учетом гидроморфологических зависимостей произведена оценка изменения продольного профиля яа головном участке крупного земляного канала. Результата .выполненных расчетов могут быть использованы при проектировании каналов в близких геологических и гидрологических условиях»

На примере канала в мелкозернистых грунтах с прямолинейкыш

Таблица 5.1

Параметры канала в мелкозернистых грунтах, полученные различными расчетными методами

Автор методе. а, м3/с 4 м Л.ЦЛКС М о1 1 г^Р-, —г— ! Г ' ! м/с и го6 п

С.Х.Абальянц 1000 180 12,4 23,2 0.72 12,6 0,023

Ю. А. №5 ад-Заде 1000 168 " 14,4 18,9 0,67 8 0,020

И.Ф.Карасэа 1000 157 14.4 17,0 0,70 18 0,022

2400 230 19,3 т?7Г ■0.79__ 14 0,026

Со^згипровадхоз еС = 0.1 мм 1000 179 14,0 19,2 0.60 7 0,020

сС = 0,2 мм 1000 162 12,6 19,3 0,74 10 ~ 0,018

У. А. Михалев 1000 143 10,8 20,0 0,90 72,7

Р.Н.Самедов 1000 2400 183 282 13,2 Г7,5 20,8 25,1 0,62 0,72 8/7 12,3 аюо 07020 0,025

Ч 1и™гт»чп1в Ка основе гидрслого-3. Л. Аг£ поповский «-морфологической ! аналогии 1000 152 15,1 13,0 0,56. ----- 8 0,026

! с помощью уорфоыетри-' ческих и гидравличе-{ скис зависши стей 1000 189 16,5 18,0 0,50 5,8 0,023

2400"" 288 25.1 Н 18,0 0,52 3,6 0,023

Пара:.®три', принятое В ТЗО 1000 172 15,5 0,65 | 8 0,020

- 23 -

и слабоизвшшстыки очертаниями (1\нз& = 1.0-1,1), со средним уклоном'0,0000075 и расчетным расходом води, равным 1150 показана воз;.юкность оценки плановых деформаций. При этом использованы совмещенные критериальные графики устойчивых каналов в естественных грунтах и рек о разным типом руслового процесса, сведения о величинах плановых деформаций больших земляки* каналов и рек-еналогов, а такке показатели устойчивости русел канаков. Установлено, что средаяя максимальная скорость, размыва берегов канала не долина прешдог.ть 1,0-1,5 гУгод. Ширина зоны ме-андрированш русла канала достичь 720-730 м. На участках

умегйно изьилистого (ограниченно меандрируицего) канала при тем не уклоне средние максимальные скорости раэшва берегов в веряи-нах излучин и их нижних крыльях могут возрасти до 3-5 и/год. Ширина зоны мзандрировения канала составит 1200 м. Наибольшие плановые деформации, по-виддазчу, будут Еаблэдагься в конце участков кангла, разгракичикемых насосныш станциями - в зонах отло-яенпя посгушажщх сверху наносов.

В шее-.ой главе приведещ результаты применения гидрлого-морфодогичесох закономерностей рля оценки русловых переформирований зарегулированных рек, в той числе результаты оценки плановых перефордкрованиЯ, продольного профиля и глубин на перекатах, в низших бьефах гидроузлов, высотных деформаций продольного профиля и понижения урошя свободной поверхности. Даются примеры фонового прогноза переформирования перекатов и общих русловых деформаций притоков при понижении базиса эрозии. Здесь' ке пред-ставл&ш результата применения методов статистики и теории вероятностей для расчета обеспеченных величин плановых деформаций и глубин ио фарватеру в бьефах проектируемых гидроузлов.

"Лтоги оценки плановых переформирований русел рек с измененным реииом стока на оснозе использования критериальных зависимостей иллюстрируются на примере ряда участков зарегулированных рек. Основные гидравлические и морфометритеекпе характеристики, определ&лпие пропускную способность реки устаяовлеш с помощью зависимостей (закономерностей), свойственных участкам с определенным типом русловых процессов.

Величина высотных деформаций продольного профиля и понике-кия уровня свободной поверхности получены на основе комбинированного упрощенного балансового метода в никнем бьефе Хипганскб-го г/у ни р.Ацуре и в никнем бьефе Кагунской и Чемальской П)С на р.Катуки.

- 24 -

Дтик ке методом были определены расчетные характеристики р.Шексны в нижнем бьефе Шекстшской ТЭ£!. При проектном значении среднего макстезльного расхода вода 1200 мэ/с получены следующие результат: уклон но участке "общего размыва У к - 0,000016; ширина реки 5 = 260 м; яеразшвамцая скорость ~ 0„71 м/с; глубина в начальном створе разшвае:юго участка (средаяя глубина размытого русла реки в створе нике участка расширения) пр =6,50 м; наибольшая глубина л накс- 9,5 и; наибольшее поки-кекие уровня поверхности вода л Н = 0,20 •*■ 0,30 м; длина участка размыва ¿, ~ 13,0 кы; ойъем вымытого грунта И/ - 2,0 млн.м3. Наиболее существенные деформюти будут происходить в первые 5-7 лат после реконструкции 132.

Возможность использования указанного те то да для прогноза общих русловых деформаций притоков при понижении базиса эрозии подтверждены на прикере русловых переформирований устьевого участка р.Юг.

Результаты установления на участках с разным типом руслового процесса однотипных {аналогичных) перекатов, отличающихся лишь значениями отношения наибольшей глубина к средней позволили, на основании прогеоза общих русяоаых переформирований» составить фоновый прогноз переформирования перелетов в никнем бьефе Ви-люйской 1ЭС (I очередь) на рЛ&шэе. Оценка глубин на перекатах шкет выполняться с использованием метода аналогии и гидроморфологических зависимостей, что подтверадается результатами их анализа в нижних бьефах ВилюЯской ПЮ (I очеррдь) на р.Виляе и Ка-тукской, Чемальской КС на р.Нагуни.

Установлено, что увеличение зимних расходов воды при регулировании стока по сразненшо с естественнми условиями (например» на Нихнйй Катуни в 2-3 раза) мокет привести к ¡занесению судоходных прорезей, разрабатываемых в предлэдэставный период и увеличению объьков дноуглубительных работ.

Ка перекатах Нишей Катуни вследствие срезки максимальных паьодочных расходов и усиления подпора со стороны Вии, такке воэмо&ен надаз гребней перекатов, что подтверкдается графиком связи сбъемэв землечерпания с соотношением максимальных расходов р.Оби у с.Фоминское и р.Катуни у с.Сростки.

По применению пероятностиых методов в области русловых процессов имеются работы: И.И.Якунина,, К.И.Российского, В.К.Деболь-ского, Г.Е.Железяякоза к К).В.Писарева и некоторых других исследователей. '-••.-

- 2<5 -

В работе показ; но, что определение средних многолетних ("ноилГ) глуг5гн пс фарватеру // ы я скоростей плановых Дбфор-нациЛ С и в пределах морфологически однородных участков рек с заре:улиро;лкним. стоком г.юает осуиествляться с помочь» гидро.'ср-фо лот чес к-их зависимостей: И.И.Якунина,, Ц.Б.Барышникова, К.В. Гриыанина, зависимостей:вида Я.М.Берковича и Б.П.Власова и з^внскыостей раэнооОеспечеюшх значений модульных коэффициентов рисс^етрнвие.'.пх характеристик Кл и /<<■ с модульными коэффици-. ентами ширкни реки К а -

Коэффициенты варладки и асимметрии глубин по фарватеру в предал;« морфологически однородных участков Амура и доя рек южной частя Западной и Средней Сибири могут бить определены по формулам: . "Г

С„х - О -+ о,/о ИЛИ А/1 - °< " /у ^ ,

/о - /, у о.

Аналогичные формулы для определения скорости (интенсивности) плановых де$оруацай рек указанных районов следующие: С-.-' - у,<? - /, э о )

О ~ г . ^о С^ - о, /Г. Здесь . - коэффициент зарегулирсванности стока.

Следует отметить высказывание Н.В.Кондратьева, что шлея дело со сложным и шсгообразннм природным явлением и заключая его з раг.з:и опргделенного закона развития, мы должны заранее представить,' что а действительности всь-гда будем встреааться с некоторые отклонениям от этого закона. Поэтому на данной стадшг изученности проблемы русловых процессов трудно рассчитывать на универсальность решения. Все известные решения дают, хотя и удовлетворительные, но лишь.оценочные вероятностные результата. О степени их яадекности шю судить на основа сопоставления результатов с на турками данными.

Для оценки и дальнейшего совершенствования методов и гаа-ролого-кор$ологичэско& теории в целок, для разработки общегосударственных нормативов по расчетам и прогнозом русловых деформаций и методов упраатення русловики. процессам необходимо воссоздание сети спецлатъшх русловых станций в составе опорной общегосударственной гидрометеорологической сети и организация систематического надзора со стороны проектных ор1*Эгааций за состоянием построенных по их проектам сооружений. В свою очередь наличие достаточно разработанных основ учения о русловых 'процессах, их прогнозов и научно-обоснованных методов управления

позволит найти оптимальное соогнолские между водохозяйственные использов&таем водотоков и сохранением окрухачщей (триродной среда.

основныз рззультлта иссздовани,! и вывода

1. Довольно часто при строительстве гидротехккческшс тоору-кекий и реализации крупных водохозяйственных мероприятий бассейны рек соединяется каналами и создаются региональные водохозяйственные системы. Реки преобразуется и это приводит к появлению

их новых классов: реки с высокой зорегулированностьь стока (канализованные реки), реки-доноры, реки-водоприемники, анти-реки, искусственные реки-какалы. На участках рек и кяналов, выполня»-щих одни и те ке функции в составе водохозяйственных систем имеется определенная специфика в стоке вода и наносов, что предопределяет в какой-то мере проявление специфичности и в характере русловых переформирований,

2. Законы русловых переформирований для новых классов преобразованных рек такке остаются неизменными, но русловой процесс проявляется в иной форме. Часто резко возрастает интенсивность однонаправленных деформаций, Значительное развитие получают мастные деформации' вблизи гидротехнических сооружений.

3. Основные руслоформирухщяе факторы (сток воды и наносов) в случг.е их устойчивости в течение длительного периода времени приводят к тому, что реки, прокладывающие свое русло в собственных отлокенияХр приходят в, так называемое, состояние динамического равновесия. В этих условиях деформации определяются переот-ловением наносов» а размеры, форма и характер изменения русла находятся в определенном соответствии с характеристиками 'потока, что проявляется в ньличхи определенных закономерностей, вырака-£1.нх ыорфомвтричеокими и гидроморфологичесюши зависимостям.

4. 3 качестве расчетных расходов воды при получении таких зависимостей целесообразно использовать руслонпполняодие расхода воды (или несколько фактически измеренных расходов, близких

к ним). 3 подавляицеы большинстве случаев близки к этим расхода1.. л средние из максимальных годовых расходы вода. К:а; щтило,. щт руслонаполяявдих расходах потоком соверсается наибольшая, удельная работа по переформировании русел. •

5. 3 результате анализа характеристик, свойственных участкам рек с разными типами рус лона процессов установлены зулоно-керноози ах развития (в. том числе критериальные завис№осги), •

имевшие теоретической л пр.'шическое значение. Установлено, что критериальное характеристики руслоьих процессов жгут бить представлен: в виде произведения некоторая констант и яр:г; ерпвз динз-:.'ическо1-о подобия.

6. Причинении :;э-;одов ;.:ате;ла'1ИческоЯ статистики и теории ге~ роя'/ностей позволило вскрыть целиЯ ряд новые или усовершенствовать уке известные р:яее закономерности развития русловых процессов разного 'п'.цс. Ряд; характеристик, своЯс:венные участкам с разными т::н.'-:к русяоьых процессов различаются по среднему значение ¿я дисг'ссски). средне-;! в сечении скорости течения, удельной :,ющнос г:; потока к хоуф^/.пиентом извилистости, по сравнении с другими харистирцс'.ш^.в:, соо'.ве'.отвуот наименьшие значения' коэффициентов варинции Оу . Пр'И ьтом наименьшие их значения наблюдаются на. у час таи рек с незавершенным ¡/еаадрирон&нием. Отношение ко-эффициентл асижетрип к коэффициенту вариации (близкое к нули) свойственно рядам средней скорости потока О а коэффициента Иези С . Наибольшее отношение соответствует рядам удельной моцкости потока, коэффициентам шероховатости и извилистости.

7. Выявлен особый гул естественных водаг. око в-яанглиз о г а иные реки, под которым! понп'ллгея реки с высокой степень» эаоегули-роэпиности стока ( $ > 0,50) я сасатым поперечным сечением

(-у~ 40.* 50). Несмотря на отдельные черты того или иного тиле' руслового процесса, присуще канализованным рекам, общее в их режиме стока, морфологии и гидравгаке и сблшаааае их с ка-ц:.лаш является опредёлялщм.

о. Результата ис следе вашй с использованием метода мнокест-венкоЛ линейной корреляции показали, что зависимости вида С.Ь'.Рыбкина, Н.А.Белинского а Г.П.Калинина, С.?.Ал1унина, В. И. ТЬнчарова, К.В.ГриЕаянна и им подобие детализируются с уче-'■о:.: ютг. русловых процессов. На основе зависимостей Г.В.Йелезня-кова и Х.З.Гришадана получены эмпирические формулы для коэффициент. Пеэи С при незавершенном кзаядрировэнии, русловой и пойменной цногорукадаосга.

9. Коэффициента шероховатости малых ц средних необлицован-ных каналов при увеличении их пропускной способности уменьшаются и стремятся к некоторелу постоянноку значении. Для больших каналов и г.шшх канализованных рек характерно увеличение- п-Одновременно С увеличение;,, удельного расхода воды увеличиваются сток наносов и русловые деформации. Начинают формироваться крупные внутрирусловые форма. Коэффициенты шероховатости.больших

- 28 -

канализованных рвк и очень больших каналов при олн^ленко:.: составе грунта и определенных значениях отношения остллтся

постоянными. ^

Отношение ширины русла^ к средней глубине канализо-

ванных рек уменьшается с возрастанием коэффициента Естественной зарегулированное™ стока у .

10. Оптимальные (с точки зрения русловчх переформирований) параметры большие земляных кашаов могут определяться как на основе выявленных закономерностей для коэффициентов шероховатости /г и отношения -^г— , так и на основе использования данных по участкам рек-аналогов, в качестве которых рекомендуется использовать канализованные реки» Оценка изменения продольного профиля канала могег производиться упрощенным балансовым методом с помоисьэ шдроморфологаческих зависимостей» а оценка возможных, плановых деформаций проектируешх земляных каналов - на основе использования совмещенных критериальных графиков рек и каналов, сведений о дзфор.'.гщиях каналов в естественных грунтах и рек-аналогов, а также показателей устойчивости русел каналов.

11. Оценка плановых переформирований русел рек с измененным реадмом стока такке шкет цроизводиться с помощи критериальных зависимостей. Дри этом основные гидравлические и морфометричес-кие .характеристики, определяющие пропускную способность реки устанавливаются с помощью зависимостей (закономерностей), свойственных участкам с определенным типом русловых процессов. Определение высотных деформаций продольного профиля я поникеяия уровня свободной поверхности возможно комбинированным /прощенным балансовым методом. Оценка глубин на перекатах мелет выполняться о использованием метода аналогии и гйдрзж>рфояоги че с ких зависимостей „

12. Прогноз общих русловых деформаций притоков при пониже-нин базиса эрозии такке может быть составлен на основании упрощенного балансового метода и гидроморфологических зависимостей.

13. Все вывода подтверждены натурными данными к соотвгтст-Буицгага расчетами для конкретных участков рек, использованных

в практике проектирования.

14. Выполненные исследования по применению статистических катодов к расчету русловых деформаций' на примере морфологически однородных участков рек Амура и Катуни, для битовых и проектных условий, по существу открывают новое .направление в области-инже-^ верных русловых расчетов.

2Г> -

15. Ддя оценки точности и усоввршенстовгшия рассматриваемых методов и учения о русло ви.х процессах в целом, для рачрабоа^-ки общегосударственных нормативов по расчета, и прогнозам русловых деформаций и методов управления русловыми процессам необходимо воссоздание сети специальных русловых станций в составе опорной общегосударственной гидрометеорологической сети и орт-низация систематического надзора со стороны научных и проектных организаций за состояние..! гидротехнических сооружений. В свою очередь наличие достаточно разработанных основ учения о русловых процессах, их прогнозов и научно-обоснованных-1.® то до в управления процесса:,® позволяет найти оптимальное соотношение ие«ду водохозяйственным использованием водотоков и сохранением окружающей природной среда;

ОСНОВНЫЕ 0ПУБЛЖ0ВА1ШЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Л1дроморфЬлоп1чес;сие зависимости и их дальнейшее развитие. // Труда ГП1, 1969, вин. 159, с.34-66'.

2. Количественные критерии русловых макроформ. // Труда Ш, 1972, вып.204, с.41-51.

3. Урнвнения регрессии мекду характеристикам» русла и потока при незавершенном меаидрировании, русловой и пойменной ¡«ного-рукавкости. // Труды ГГО, 1972,'вып. 195, с.4-19.

4. Фоновий прогноз переформирования перекатов на р.Вилпе в условиях зарегулированного стока. //Труды ДИ, 1974>-вып.216, с.52-64 (соавтор Г.Н.Минаева).

5. Формулы коэффициента Шези для участков рек с незавершенным меглдрированием, русловой и пойменной многорукавностыэ.

// Труда ЭС? НЮТЛИ, 1973, вып.38, с.3-8.

6. Исследование процессов, происходящих в руслах рек.

// Волгжтад и: драв лига, 1979, ?« 51, с.7-15 (на исп.яз., в соавторстве с Хосе Хуисок Батистой)..

7. Определение параметров больших земляных каналов на основе гидро.лорфологаческой аналогии. // Гидротехническое строительство, 1981, :: 10, с. 37-40.

8. Наблюдения за уровнями и уклоны® свободной поверхности потока. // Методм изучения гидрологического реьима водных объектов. I., Гидрожтеоиз^.т, 1982, с.135-140.

9. Пизгалого-морфологические исследования руслового процесса при преобразовании речних систем. // Исследование русловых процессов для прутики народного хозяйства. Н., Изд-во

Моск. ун-та, 1983, с.23.

10. 0 кеэ1?ф1'Ц1*з;нах шероховатости и расчотс неукреплащпх каналов в естествокхпх грунтах. // Динрмики руслсвчх потоков. Л., ЛШ1 (Л1Ш), 1903, вы».83, с.£6-72. - .

11. Режимы сопротивлений в необлицов; нных руслах. // Гидротехника и мелиорация, 1984, .'я 4, с.32-37.

• 12. Прогноз общих руолових деформаций притоков при пониве-нии базисов эрозии. // Динамика и тер:.мкп рек, водохргшишц и эстуариев. КВП АН СССР, 1984, с.104-103.

13. О классификации и районировании русел преобразованных рек и каналов. // В1дротехническое строительство, 1984, II, с.28-34.

14. Расчет русловых деформация больших земляных каналов при бесплотанном водозаборе из водохранилищ. // Гидротехническое строительство, 1987, № I, с.34-37.

15. Упрощенные метода расчета русловых деформаций в нижних бьефах гидроузлов, // Пиротехника и Мелиорация, 1987, I,

с.23-26.

16« Русловой процесс по трассам перераспределения стока и методы его прогноза. // Моделирование и прогнозирование изменений природных условий при перераспределении водных ресурсов. Новосибирск, 1987 „ с.10.

17« Об оценке пропускной способности и русловых деформаций при территориальном перераспределении речного стока (на примере р.Швксны). // Труда ГГИ„ 1987, вып.313, с.31-48 (соавтор Р. А.Неюаовский).

18. Русловой процесс прзобраоваиных рек. //Сборник работ по гидрологии, 1908, » 20, с.163-170.

19. Особенности оценки русловых переформирований в условиях преобразования рек. // Труды У Всесоюзного гидрологического • съезда, г.Ю. Русловые процессы .и наносы, Книга I. Л., Гидрометео-издат, 1988, с.294-301.

20. Гидролого-морфологическая классификация земляных каналов. // Труш ЗяпСиб КК1Ш, 1988, вып.87, с.105-113.

21. О плановых деформациях больших земляных каналов в .естественных грунтах, // Водные ресурсы, 1989, № 6, с.34-40,

22. Расчет обеспечении максимальных глубин деформируемых русел рек. // Вщхэтехническое строительство, 1990, "«2, с.54-&7.

23. Отделение глубинных деформаций в пре^лах морфологи--, чэски однородных участков рек. // Геоморфология, 1990, .'" 3,

с.СО-с.З.

24. Оценка русловых переформирований в узле слияния рек Юга и Сухош при наличии каскада гидроузлов системы переброски стока,. // Труда ГП1, 1990, вып.344, с.38-55.

25. Ус-.саюзлэнме скоростей плановых руслошх лз4ор;дацкй определенной обеспеченности. // Дяна-чтка руслошх потоков и охрана природанх вод. ;;., Изд. ЛЕК, 1990, вып.107,' с. 58-СЗ»

20. Расчет обеспеченных величин плановых дефордадай русел рак. // Дкнс.шг. течений и лнтоданпмические процессы з реках, водохранилищах и окраинннх морях. '.!.: Изд-во "Наука", 1991, с. 75-84.

27., Параметры кргглх обеспеченности характеристик руслового процесса. // Метеорология и гидрология, 1991, 8, с. 89-93.

28. Определение средиенеьшоголетиих скоростей русловых

1 деформаций в пределах морфологически однородных участков рек. // Гидротехническое строительство, 1991, I» 12.

29. Об исследовании руслового процесса бассейна Амура в связи с проектируемыми протинопаводочнами мероприятиями.

// Материалы третьей научной конференции по. проблемам водных ресурсов Дальневосточного экономического района и Забайкалья. Л., Гидрэметеоиздат, 1991, с

30. Зариант статистической обработки характерно тик руслового процесса. // Водные ресурсы,- 19Э2, '■'* I, с.47-52.

СЗС -.....>

3» »¿0-1 СО 37.07.Ю УгюиМ