Улучшение судоходных условий и обеспечение безопасных условий плавания на Саралевском водном узле на реке Волге

ледние 75 лет находится в устойчивом состоянии. В связи со стабилизацией русла излучины инженерными сооружениями, а также по геологическим условиям ожидать в перспективе активизацию горизонтальных и вертикальных деформаций на этой излучине русла, связанных с развитием реки, с гидроморфологической точки зрения нет оснований.

Однако, как показали результаты гидроморфологических обследований русла р. Не-

вы, на участках усложнения гидравлической структуры потока, связанного с влиянием инженерного сооружения на русловой поток, возможно формирование и развитие больших ям местного размыва дна, сложенного труд-норазмываемыми грунтами. Эти локальные размывы дна могут привести к усложнению условий эксплуатации инженерных сооружений, в частности подводных переходов трубопроводов и водозаборных сооружений.

Список литературы

1. Нежиховский Р. А. Река Нева и Невская губа. — Л.: Гидрометеоиздат, 1981. — 110 с.

2. Гидрология устьевой области Невы / под ред. С. С. Байдина. — М.: Гидрометеоиздат, 1965. — 383 с.

3. Яковлев С. А. Наносы и рельеф г. Ленинграда и его окрестностей // Известия научно-мелиорационного института. — 1926. — № 8-9.

4. ВСН 163-83 «Учет деформаций речных русел и берегов водоемов в зоне подводных переходов магистральных трубопроводов (нефтегазопроводов)». — Л.: Гидрометеоиздат, 1985. — 143 с.

см

ж

ц

ш

128J

УДК 627.7(28) А. В. Ребковец,

канд. техн. наук, ЗАО «Ленгипроречтранс»

УЛУЧШЕНИЕ СУДОХОДНЫХ УСЛОВИЙ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНЫХ УСЛОВИЙ ПЛАВАНИЯ НА САРАЛЕВСКОМ ВОДНОМ УЗЛЕ НА РЕКЕ ВОЛГЕ

IMPROVEMENT OF NAVIGATION CONDITIONS AND SECURING SAFE NAVIGATION ON SARALEV WATER JOINT ON VOLGA RIVER

В статье представлены результаты исследований руслового режима и судоходных условий на одном из затруднительных для судоходства участке реки нижней Волги. Разработаны рекомендации по коренному улучшению судоходных условий на участке реки. Выполнена оценка влияния проектируемых мероприятий на гидрологический и русловой режимы реки.

The article gives the results of bed conditions and navigation conditions investigation on one of the difficult for navigation reaches of the lower Volga. Recommendations for radical improvement of navigation conditions at the river reach are given. The estimation of influence of projectible works on the river hydraulic and bed conditions is executed.

Ключевые слова: русловой режим, судоходство, мезоформы, переформирования, русловой процесс, моделирование.

Key words: bed conditions, navigation, mesomeride, reformation, channel process, modeling.

ОСНОВУ настоящей статьи положены материалы и наработки ЗАО «Ленгипроречтранс» в составе НИР «Научное обоснование целесообразности проведения капитальных дноуглубительных работ по улучшению судоходных условий на Сара-левском водном узле р. Волги», выполненной в 2008 г. по заданию ФГУ «Волжское ГБУ».

Саралевский водный узел р. Волги, расположенный примерно в 100 км ниже по течению от Волгоградского гидроузла, уже более трех десятков лет является самым затруднительным (лимитирующим) для судоходства участком нижней Волги.

Саралевский водный узел р. Волги находится на участке 2630-2660 км судового хода и представляет собой обширное поймен-но-русловое разветвление реки, основными составляющими которого в современных условиях являются два рукава, которые условно можно назвать: левый рукав — Коршевитый и правый рукав — Саралевский.

Между основными рукавами располагается отмирающий участок рукава Старая Волга со старичными затонами — спрямленный участок прежней крупной излучины Са-ралевской.

Верхний по течению участок левого рукава представлен Коршевитой воложкой с ярко выраженной правосторонней вторичной излучиной. Ниже по течению следует относительно прямой участок, а затем имеются две излучины, сопряженные между собой. Преобладающую часть общей длины судоходного рукава Коршевитый занимают перекатные участки, что характеризует сложную морфологию левого рукава и соответственно сложные условия судоходства.

Относительно прямой правый рукав подразделяется вниз по течению на участки: рукав Старая Волга — сохранившееся верхнее крыло прежней крутой излучины Сара-левской, спрямленной Коршевитой воложкой, проран Дубовка — рукав спрямления прежней крутой излучины воложки Сара-левской и собственно Саралевская воложка. Русло правого рукава в целом стеснено меза-формами скопления речных наносов в меньшей мере, нежели русло левого рукава, то есть является относительно распластанным.

Перекатных участков порядка пяти, общей длиной менее 2 км.

Характерными мезоформами скопления речных наносов в обоих рукавах являются обширные пляжи и побочни, а на широком участке подхода к разветвлению русла на рукава — крупные осередки. Имеются морфологические признаки внутрирусловых спрямлений вторичных излучин меженного русла.

В целом современный облик рассматриваемого водного узла отображает многолетний ход пойменно-русловых переформирований по схеме (типу руслового процесса) незавершенного меандрирования. В Саралев-ском водном узле в обозримом прошлом произошло вначале правое спрямление Саралев-ской излучины с образованием Саралевской воложки и прорана Дубовка, а затем — левое ее спрямление по генеральному направлению Коршевитой воложки.

Следует отметить, что развитие руслового процесса на рассматриваемом участке происходит в специфических условиях наличия поперечной «каменной гряды» — базиса эрозии, препятствующей полной разработке спрямляющей Саралевской воложки и соответственно отмиранию спрямленной Саралев-ской излучины, как это было бы в обычных условиях. По анализу имеющихся материалов, Саралевский водный узел сформировался и развивается в определенном гидравлико-мор-фологическом виде под влиянием в том числе и местного базиса эрозии, каковым является «каменная гряда», пересекающая р. Волгу в районе 2656,3 км судового хода.

Кроме того, на русловые переформирования на участке узла оказывает влияние производство дноуглубительных работ в судоходном левом рукаве.

Наиболее интенсивному занесению русловыми наносами подвержен левый рукав, пропускная способность которого меньше, чем правого рукава примерно в два раза (по 1

оценкам специалистов ВГАВТ). г

В естественных условиях (без произ-^^129 водства здесь дноуглубительных работ) левый рукав должен был бы превратиться в довольно протяженный затон, сообщающийся с основным руслом реки через низовой вход в районе «каменной гряды».

см х и

В современных условиях основными составляющими Саралевского водного узла являются два рукава: судоходный левый рукав (Коршевитый) и правый рукав (Саралевский).

Интенсивные русловые переформирования на участке водного узла обусловливают для поддержания судоходных условий проведение дноуглубительных работ в значительных объемах, которые в 2007 г. составили порядка 1,93 млн м3. Однако естественный ход русловых процессов на участке превалирует над искусственным его сдерживанием путем дноуглубления. Несмотря на значительные объемы дноуглубительных работ, движение судов на участке только одностороннее, гарантированные габариты судовых ходов снижены: глубина — с 4,0 до 3,6-3,8 м в современных условиях, минимальный радиус закругления — 700 м и менее против необходимого для безопасности судоходства — 1100 м. В сложившихся условиях наблюдается повышенная степень риска возникновения аварийных ситуаций.

С 1970-х гг. научными организациями страны выполнялись работы по решению вопроса коренного улучшения судоходных условий в Саралевском водном узле. К настоящему времени произошедшие морфологические преобразования в узле (в соответствии с прогнозами, приведенными в ранее выполненных

работах) обострили вопрос обеспечения безопасности судоходства на участке.

При этом следует отметить, что участок Волгоград-Астрахань наряду с основной частью водных путей европейской части РФ включен в состав важнейших внутренних водных путей международного значения в соответствии с Европейским соглашением от 19.01.1996 г., подписанным Россией в 2000 г.

Одной из задач, поставленных в подпрограмме «Внутренний водный транспорт» Федеральной целевой программы «Развитие транспортной системы Российской Федерации (2010-2015 годы)», является устранение участков, лимитирующих пропускную способность Единой глубоководной системы (ЕГС) европейской части России.

В современных условиях в связи с тенденцией ежегодного роста перевозок водным транспортом на водных путях нижней Волги, большое значение имеет обеспечение безопасных условий судоходства на рассматриваемом участке.

Учитывая современное гидролого-морфологическое состояние и фоновый прогноз развития русловых переформирований, возможны следующие варианты улучшения судоходных условий на участке Саралевского водного узла.

Рис. 1. Схематический план Саралевского водного узла р. Волга

Вариант 1 — создание судового хода с необходимыми габаритами в правом Саралев-ском рукаве — перенос судового хода.

Вариант 2 — обеспечение безопасных судоходных условий (судовой ход с необходимыми габаритами) по существующей трассе в левом Коршевитом рукаве со спрямлением правой Коршевитой излучины.

Вариант 2а — трасса по варианту 2 с переносом судового хода в спрямляющую Ниж-несаралевскую излучину (в районе Нижнеса-ралевского переката).

Рассмотренные варианты судовых ходов приведены на рис. 1.

Для оценки влияния рассматриваемых вариантов мероприятий по улучшению судоходных условий на гидролого-морфологические условия в Саралевском водном узле в работе выполнены гидравлические расчеты методом математического моделирования с применением программной системы CARDINAL.

В результате математического моделирования получены следующие расчетные характеристики речного потока при заданных состояниях участка:

— планы водной поверхности в изолиниях отметок уровня воды (м БС);

— планы величин изменения уровней воды (см) под влиянием дноуглубительных работ;

— планы течения в изолиниях скоростей (м/с);

— распределение расходов воды по рукавам.

Выполненные расчеты подтвердили аналитические выводы о том, что в современных гидролого-морфологических условиях Сара-левского водного узла основным по водности является правый Саралевский рукав. Расчетный расход воды в нем при ПСУ составляет 78 % от общего расхода воды в узле, то есть в 3,5 раза превышает расход в левом Коршеви-том рукаве. Преобладание также заметно и по скоростям течения, а следовательно, по транспортирующей способности потока в отношении речных наносов в половодье.

Расход воды в левой протоке, спрямляющей нижнюю правостороннюю излучину Коршевитого рукава, составляет 46 %, а в этой

излучине — соответственно 54 % от общего расхода в Коршевитом рукаве, при этом скорости течения в спрямляющей протоке заметно больше скоростей в спрямляемой излучине.

При переносе судового хода в Сара-левский рукав (вариант 1) произойдет лишь незначительное перераспределение водности рукавов узла в сторону увеличения расхода воды в правом рукаве без заметного изменения скоростей течения и соответственно транспорта речных наносов по рукавам узла в половодье.

Расчетное снижение уровней воды в узле при варианте 1 мероприятий составляет порядка 4 см, то есть незначительное.

При обеспечении безопасных условий судоходства в левом Коршевитом рукаве по варианту 2 (со спрямлением верхней правосторонней излучины) доля расхода в данном рукаве возрастет до 32 %, по варианту 2а (со спрямлением нижней излучины) — до 33 % от общего расхода в узле. Вместе с тем произойдет существенное, на величину порядка 16 см (вариант 2) и 20 см (вариант 2а), снижение уровней воды и соответственно уклонов водной поверхности в узле.

Данное обстоятельство ослабляет эффект увеличения водности, скоростей течения и, следовательно, транспортирующей способности потока Коршевитого рукава в целом и спрямляющих прорезей в частности, а также является фактором заметного снижения скоростей течения и транспортирующей способности потока в Саралевском рукаве, водность которого уменьшится с 78 % (в современных условиях) до 68 и 67 % соответственно вариантам 2 и 2а.

Таким образом, по характеру и степени возможного воздействия на динамику Сара-левского водного узла следует отдать предпочтение переносу судового хода в правый Саралевский рукав (вариант 1).

При этом важно отметить, что в перспективе после переноса судового хода и прекращения дноуглубительных работ в левом рукаве возобновится естественная тенденция занесения этого рукава. Тем самым откроется возможность постепенного образования на рассматриваемом участке реки однорукавно-го русла и обеспечения нормальных условий

судоходства в этом русле — ныне Саралев-ском рукаве.

Таким образом, обеспечение безопасных условий судоходства на участке Саралев-ского водного узла р. Волги (2630-2663 км по судовому ходу) возможно только в результате осуществления мероприятий по коренному улучшению судоходного пути на участке, то есть проведения капитальных дноуглубительных работ по созданию судового хода в необходимых габаритах.

Увеличение объемов эксплуатационно -го дноуглубления по существующему судовому ходу не приводит к желаемым результатам в связи с особенностями руслового процесса на рассматриваемом участке.

Естественный русловой процесс, сдерживаемый ежегодными дноуглубительными работами, направлен на отмирание левого (судоходного в современных условиях) рукава.

При прекращении дноуглубительных работ в левом рукаве развитие руслового процесса направлено на образование однорукав-ного русла по правому рукаву.

Сравнительная оценка вариантов мероприятий по улучшению судоходных условий в Саралевском водном узле р. Волги показала, что по совокупности технико-экономических (без учета ущерба рыбному хозяйству) и гид-

равлико-морфологических показателей вариант переноса судового хода в правый рукав (вариант 1) предпочтительней.

Учитывая высокую степень значимости участка Саралевского водного узла для ры-бохозяйственного использования, на следующей стадии проектирования для составления современной рыбохозяйственной характеристики с определением ущерба рыбному хозяйству по вариантам улучшения судоходных условий специализированной организацией КаспНИРХ должны быть проведены соответствующие исследования.

Реализация мероприятий по улучшению судоходных условий на Саралевском водном узле р. Волга позволит:

— исключить рассматриваемый узел из состава участков, лимитирующих судоходство на нижней Волге и соответственно Единой глубоководной системы России;

— обеспечить безопасность судоходства на участке и соответственно снизить степень риска возникновения аварийных ситуаций, последствия которых, в частности разлив нефтепродуктов, могут нанести непоправимый урон окружающей природной среде, в том числе и рыбному хозяйству;

— увеличить судопропускную способность участка.

см

ж

ц

ш

132J

УДК 556.5.023 А. С. Чеботарев,

Государственный гидрологический институт

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

В РЕЧНЫХ ИЗЛУЧИНАХ

THE LABORATORY RESEARCHES OF BED LOAD GRAIN SIZE DISTRIBUTION FORMATION REGULARITIES IN MEANDER SCROLLS

Представлены методика и результаты лабораторного исследования механизма и закономерностей формирования гранулометрического состава донных отложений на различных морфологических фрагментах русла в речных излучинах. Установлены количественные закономерности и зависимости изменения характерных диаметров проб донных отложений на различных морфологических фрагментах русла от критерия подвижности донных отложений.