Водохозяйственные проблемы в городе Улан-Баторе (монголия)

ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ В ГОРОДЕ УЛАН-БАТОРЕ

PROBLEMS OF WATER FACILITIES IN THE CITY ULAN-BATOR

Ю.П.Правдивец , Ядмаа Туул

YU.P.Pravdivets ,Yadmaa Tuul

МГСУ , МГУНиТ

В статье представлены результаты гидрологических расчетов реки Туул и нынешнее состояние противопаводковых гидротехнических сооружений в Улан-Баторе

In the present paper is given the hydrology results river Tuul and present condition hydraulic engineering of flood protection in the city Ulan-Bator

1.История наводнений в городе Улан-Баторе до строительства защитных сооружений

Монголия расположена в центральной части Азии между северной широтой 52°00' и долготой 88°00I-120°00I и занимает территорию в 1565,5 тыс.кв.км. Ширина территории Монголии с севера на юг 1260км, а длина с запада на восток 2370км.

Вся площадь Монголии значительно приподнята. Монголия горная страна со средней абсолютной высотой поверхности над уровнем моря 1580м. 40% от всей территории Монголии находится на поверхности 1000-1500м, 30% 2000м, а остальные 30% свыше 3000м. Самая высокая точка в Монгольском Алтае вершина Хуйтэн - 4653м, а самые низкие в районах Заалтайской Гоби и озеро Хух-Нуур в Восточной Гоби - 552м.

Река Туул самая хорошо изученная река в Монголии. Она начинается с южных склонов хребета Хэнтий в районе горы Хидан-Сардак на высоте 2666м, является правобережным притоком Орхона и впадает в р.Сэлэнгэ. Водосборная площадь реки Туул составляет 50400км2 , длина 704 км, средняя высота водосбора 1820м. Среднегодовой расход реки Туул около Улан-Батара 26.6 м3/с.

При обычном режиме ширина реки Туул составляет 35-75м, в отдельных местах до 100м. Глубина в межень на перекатах 0.2-0.5м, на плесах 1.0-3.5м. Скорость течения в основном русле и притоках в межень 0.5-1.5м/с, а в паводок скорости возрастают до 4 м/с. Средний уклон реки равен 0.0022. Притоками реки Туул являются с левой стороны Хур-хрэ, а с правой стороны Сэлбэ, Баянхошу, Тахилт и Баян. В зимнее время года эти притоки перемерзают, а в летнее пересыхают.

25% водного питания реки Туул состоит из грунтовых вод, 6% из пловодья, а 69% дождевые осадки. Максимальный расход реки Туул наблюдается весной при пловодьях и летом при дождевых паводках.

Систематические гидрометрические наблюдения на реке Туул начали проводиться Гидрометеорологическим бюро МНР в 1945 году в 17 км ниже г.Улан-Батора, вблизи поселка Сонгино. В августе 1954 года гидроствор был перенесен в г.Улан-Батор. С 1 января 1968 года гидроствор был еще раз перенесен на 2 км выше в связи с тем, что в меженный период русло реки Туул в районе поста было разделено на два рукава.

В 1959 и 1960 гг. в районе г. Улан-батора гидрологические изыскания проводились Гидроэнергопроектом. В 1968г экспедицией ПНИИИС-а Госстроя СССР были открыты гидрометрические створы в районе госхоза Гачурт и пос. Амгалан. В октябре 1977 г. той же экспедицией начали проводить работы на трех участках р. Туул: верхнем от р. Тэрэлж до госхоза Гачурт, центральном Улан-Баторское расширение, нижнем от поселка Сонгино и ниже.

В декабре 1981 г. на р.Туул, вблизи намечаемых створов I, II и III ПНИИИС-ом открыты ещё два водомерных поста. В конце 1969 года Гидрометслужбой МНР была открыта гидрометрическая станция на р. Тэрэлж.

По среднемноголетным гидрологическим данным (1945-2007) для реки Туул установлены следующие характеристики: Q0 = 26.55 м3/с, М0 = 4.21л/с км2, W0 = 836  106 м3/год, h0 = 132.69мм/год, У] = 0.44, = 0.58, Cs = 1.18

Расчет внутригодового распределения сделан по методу реального года и составляет Qi996 = 93.4 м3/с. Минимальные суточные расходы на р.Туул воды колебается от 0.3 м3/с до 26 м3/с. По данным многолетных наблюдений у г.Улан-Батора суточные расходы в среднем составляют около 7.0 м3/с. Межень года приблизительно начинается в конце апреля или в мае, а также в октябре и продолжается в среднем 30-50 суток, иногда 80-100 суток. Самый минимальный сток около Улан-Батора составляет Qmtn = 15.6 м3/с.

По максимальным расчетам установлен расчетный максимальный расход при обеспеченности 1%, Q™x = 1590 м3/с. Корме этого, рассчитаны следующие параметры: Q™ax = 338.027 м3/с, С^ах = 0.84, С^ах = 2.52.

¿T>0>(JjCTjO>tT>CrjO><7J<DC&OiJ>iIiO>(n<TiCIiC)CJO

Годы

Рис. 1. Гидрограф максимальных расходов р. Туул

Максимальные расходы воды на реке Туул формируются, главным образом, во время прохождения ливневых дождей в теплый период и по величине значительно превышают максимумы весеннего половодья. Весенние половодья проходят обычно в мае, а дождевые паводки в июле-августе. Летные месяцы характеризуются неустойчивым ходом уровней с большим количеством паводковых пиков.

По анализу паводок на р.Туул у г.Улан-Батор продолжается в среднем около 14-15 дней и при этом нарастание паводка составляет 4-5 суток, а убывание около 10 суток.

Частота наводнений ливневых дождей на территории Монголии составляет каждые 4-6, 9-11, 22-26, 40-50, 60-70 лет, а частота селей 5-6, 10-12, 24-26, 36-40 лет.

В створе г.Улан-Батор за период наблюдения (1945-2009гг) наибольшие паводочные объемы равны 413.2 млн.м3 (июнь-июль 1967г) и 411.6 млн.м3 (июль 1966г). За имеющийся период наблюдений (1945-2007гг) на р.Туул наибольший максимум наблюдался 28.У1.1967г. и составил 1410м3/с. Максимумы весеннего половодья колебались в пределах от 164 м3/с (11.У.1975г.) до 11.8 м3/с (13.У.1947г.).

Таблица 1

Показатели ливневых дождей с различной обесченностью _в бассейне р.Туул_

№ Название створов Qmax, м3/с Год Обеспеченности, 0, м3/с

0.1 1.0 2.0 5.0 10.0 25.0

1 Туул-Улан-Батор 1880 1967 3450 2000 1600 1160 862 528

До строительства защитных сооружений в г. Улан-Баторе наблюдались дождевые паводки, причинившие огромный ущерб населению и народному хозяйству Монголии, соответственно в 1915, 1934, 1959, 1966, 1967 годах.

2.Хронология строительства противопаводковых защитных сооружений

В течении многих сотних лет человечество боролось с природными катаклизмами, в том числе с наводнениями. Среди природных катастроф - землетрясений, извержений вулканов, ураганов - наводнения по своим разрушительным последствиям стоят в первом ряду. Начиная с середины 1900-х годов, количество паводков, наводнений и размер ущербов, причиняемых ими, постепенно стали возрастать. В последнее время глобальное потепление на земном шаре приводит к увеличению количества природных катастроф. По статическим данным ЮНЕСКО, во время наводнений за последнее столетие в мире погибло более 9 миллионов человек.

Правобережная часть долины р.Туул в районе Улан-Батора застроена промышленными и гражданскими сооружениями. В целях их защиты от затопления паводковыми водами часть долины от начала расширения (несколько ниже водомерного поста у с.Гачурт) и ниже г.Улан-Батора (до водомерного поста у Сонгино) огорожена системой защитных дамб по пойме правого берега.

В июне 1966 года г.Улан-Баторе наблюдался высокий паводок. В это время уровень

2

воды р.Туул поднимался на 3.12м от обычного и примерно - части территории города

было затоплено водой. В результате паводка погибло более 100 человек, эвакуировали 13000 семей и общая сумма ущерба составила около 7.5 млн.$.

После наводнения 1966-ого года г.Улан-Баторе начали строить защитные сооружения на реках Туул, Сэлбэ, Улиастай. Через год в 1967-м году снова наблюдался сильнейший паводок. Благодаря новым защитным сооружениям после паводка не было значительного ущерба, но сильные воздействия воды повредили ряд противопаводковых защитных сооружений.

Теоретическая обеспеченность максимума 1967 года равна 1.4%, т.е повторяемость его составляет примерно один раз в 70 лет.

Наивысший годовой уровень наблюдался у г. Улан-Батор 28 июня 1967 года и был равен 299см над нулем графика. По гидрографу паводочной волны ПНИИИС-ом было установлено, что максимальный уровень в 1966г. был равен 287 см над нулем графика.

150

110

70 30

-10

1300 1850 1900 195Ü 2000

Рис. 2. Средные уровни воды реки Туул в июне (1821-1995) в течении 174 лет

С 1973 по 1989 гг начили проводить работы по укреплению защитных каналов и дамб (на реках Туул, Сэлбэ, Улиастай) цементацией, каменной наброской и железобетонными плитами.

Третьего августа 1982 года в северном и западном районах г Улан-Батора в течении 20 мин пролил мощный ливень. За счет ливня территории III, IV-oro микрорайонов, долины Хайласт, Чингэлтэй и Толгойт были затоплены водой. При этом погибло 87 человек, эвакуировали 252 семей и общая сумма ущербов составила около 13000$. После этого по совместным проектам Советских, Болгарских, Унгарских и Монгольских специалистов построили защитные сооружения в долинах Хайласт, Чингэлтэй и Толгойт с длиной более 20км.

С 1987 по 1989 гг построили защитные каналы с общей длиной 3.8 км в долинах Чингэлтэй и Хайласт. К сожалению 50% построенных сооружений разрушались селевым потоком при паводке, который проходил в 1994 году.

Рис. 3. Противозащитные сооружения III, IV микрорайона

Рис. 4. Противозащитные сооружения Ього микрорайона

В 2000 году закончили строительство защитных сооружений в долине Дэнжийн мянга. Но в том же году прошел сильный селевой паводок, в реультате чего защитные сооружения во многих местах разрушались.

В 2003 году в г.Улан-Баторе вновь наблюдался значительный селевой паводок. При этом погибло 10 человек, 435 семьей остались без крыши над головой и общая сумма ущербов считалась около 300000$.

В ниже таблице представлены результаты сравнения проектных пропускных способностей противопаводковых гидротехнических сооружений с результатами, найденными по формуле максимальной интенсивности дождей.

В данный момент в Улан-Баторе используются противопаводковые защитные открытые каналы с длиной около 80км (каналы с бетонной облицовкой- 19.1км, дамбы с креплением бетонными плитами - 41.0км, бетонные стены - 2.3км, каналы с креплением каменной наброской или цементацией - 18км), кроме этого под землой имеются водосбросные трубопроводы с длиной 25км.

Таблица 2

Анализ водопропускной способности противопаводковых сооружений города Улан____Батора_

О и о Q, м3/с

fr о о tl о ч 3 ю Й о ы 1% 2% 5% 10% 25%

Имя участка Й И S ч ч: По форм. Проектная По форм. Проектная По форм. Проектная По форм. Проектная По форм.

д.Чингэлтэй 1987 2.15 64.1 53.6 56.4 47.1 44.2 36.9 36.5 30.5 23.1 19.3

д.Хайласт - 2.48 35.8 25.7 31.5 22.6 24.7 17.7 20.4 14.6 12.9 9.25

р.Сэлбэ и р.Дунд 1966 24.6 41.1 35.0 361 218 283 11.3 234 67.4 148 25.8

Западные горы - 12.2 110.0 47.9 97.4 42.1 73.4 33.1 63.1 27.3 3985 17.2

р.Толгойт - 1.5 120.0 1588 105.6 139.7 82.8 109.6 68.4 90.52 43.2 51.17

Р. Туул - 24.5 1880 2000 1654 1600 1120 1160 835.0 802.0 677.0 528.0

Открытые защитные каналы распределяются следующим:

1 .Чингэлтэй 2.14км

2.Хайласт 2.48км

3.р.Сэлбэ и р.Дунд 24.6км 4.Западные горы 12.8км 5.Бэлх и Дамбадаржа 1.2км 6.III, IV-p микрорайоны 4.25км

7.р.Толгойт 1.5км

8.р.Туул 24.5км

В последные годы в г.Улан-Баторе участились селевые потоки, вызванные ливневыми дождями с высокой интенсивностью. Селевой поток состоит из воды и продуктов разрушения горных пород (крупнообломочного материала, песчанных, пылеватых и глинистых частиц) и характеризуется внезапным возникновением и быстрым кратковременным движением.

Само происхождение селевых потоков представляет собой серьезную опасность для всех объектов, находящихся на пути и в зоне действий селей. Огромный вред наносят сели городам и населенным пунктам, расположенным в горных и предгорных районах на трассах схода селей.

Селевые потоки в результате динамического действия разрушают и повреждают железные и автомобильные дороги, опоры и пролетные строения мостов, сельскохозяйственные угодья, ценные земли , как пашни, огороды, сады, приусадебные участки, спортбазы , туристские лагеря и т.д.

В основном под действием селевых явлений разрушаются и повреждаются противопаводковые защитные сооружения в головной части а в средной и конечной частях заваливаются наносами и мусором. Это существенно уменшает водопропускную способность защитных каналов.

Следует подчеркнуть, что по мере освоения горных территории и неизбежного вмешательства в развитие природных процессов на горных участках рек селевая опасность будет все более возрастать, требуется принимать соответсвующие меры для её ликвидации.

В настоящее время противопаводковые защитные сооружения г.Улан-Батора не способны пропускать максимальный расход паводка с обеспеченностью 1% (тем более 0.1%) , так как после 1994 года в защитных сооружениях ни разу не проводились восстановительно- ремонтные работы. В данный момент почти половина противопаводковых защитных сооружений г.Улан-Батора повреждены и разрушены в той или иной степени.

Это связано с тем, что правительство уделяет недостаточные внимания строительству и ремонту защитных сооружений, а жители города не до конца сознают на сколько серьёзная вещь паводок. Несмотря на предупреждения угрозы в Улан-Баторе очень много семей до сих пор живут прямо на пути и в зонах действий паводка. Однако часто после строительства и ремонта гидротехнических сооружений у населения защищенной территории возникает уверенность в том, что возможность затопления исключена. Хозяйственная деятельность возрастает: под сельхозугодья осваиваются новые земли, строятся жилые здания и промышленные предприятия, воздвигаются мосты и прокладываются дороги. В случае же возникновения исключительно высокого половодья или паводка, когда по той или иной причине защитные сооружения оказываются неспособными выполнять свои функции, ущербы от затоплений многократно увеличиваются. Это доказывает, что надо уделять большое внимание повышению уровня знаний населения о наводнениях и об их угрозе.

С другой стороны противопаводковые защитные сооружения в г.Улан -Баторе строились не систематично, т.е их строили частично после того, как только проходили паводки. Поэтому каждый год населению г.Улан-Батора придется испытывать угрозу паводков и наводнений.

Наиболее часто для борьбы с наводнениями применяются обвалование, регулирование русла (расчистка и углубление), паводковое аккумулирование стока в водохранилищах.

Широко распространен метод борьбы с наводнениями путем аккумулирования паводкового стока в искусственно созданных водохранилищах. При комплексном решении этой задачи, когда водохранилище одновременно используется для других целей орошения, энергетики, водоснабжения, судоходства, рыбного хозяйства. Благодаря этому, мероприятие экономически для решения одной какой-либо народнохозяйственной задачи, может оказаться весьма эффективными.

Кроме этого, в связи с быстрым развитием города Улан-Батора, ростом численности его населения, развитием промышленности имеется дефицит водоподачи на хозяйственно-питьевые нужды. Все эти причины приводят к срочному проектированию водохранилища комплексного назначения.

3. Выводы и намечаемые технические решения

1.В результате анализа нынешнего состояния противопаводковых гидротехнических сооружений города Улан-Батора видно, что в настоящее время они не способны пропускать максимальный расход паводка с обеспеченностью 1%, так как в течении 15-40 лет противопаводковые защитные сооружения города работают без ремонта т.е 30-45% сооружений находятся в аварийном состоянии.

2.Выполненный анализ свидетельствует о недостаточной надежности и нерациональном капиталовложений государства в строительство противопаводковых гидротехнических сооружений только в пределах города.

3.В мировой практике доказано, что аккумулирование стока в водохранилищах значительно сокращает ущерб, наносимый паводками. В данном случае для предотвращения паводков в г.Улан-Баторе необходимо рассмотреть вариант создания водохранилища комплексного назначения и выбирать створ гидроузла, в состав которого войдет грунтовая плотина, водозабор, водосброс и электростанция для попутной выработки электроэнергии.

Литература

1.Богарди.И статья "Расчеты ущерба, причиняемого паводками, в ВНР" 1989г

2.Гончаров.В.Н /'Динамика русловых потоков", 1962г, с 35-56

3.Материалы из ПНИИИС , 1983г

4."Руковоство по гидравлическим и русловым расчетам речных гидроузлов", г.Москва, 1980г

5. Флейшман.С.М , "Сели", 1980г, с 9-20

Ключевые слова: расход, водохранилище, плотина, паводок, гидрограф, гидротехнические сооружения

Keywords: flow , reservoir, dam, flood, hydrograf, hydraulic engineering

tuuljargal@yahoo .com

Рецензент: Юрий Петрович Правдивец, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Водного Хозяйства и Морских Портов, МГСУ