Условия судоходства через лимитирующие бары в устьях арктических рек (Обь, Хатанга, Колыма)

УДК 627.422 В. П. Зимичев,

канд. географ. наук, ст. науч. сотр., Арктический и антарктический научно-исследовательский институт

(Санкт- Петербург);

Д. Ю. Большиянов,

д-р географ. наук, ст. науч. сотр., Арктический и антарктический научно-исследовательский институт

УСЛОВИЯ СУДОХОДСТВА ЧЕРЕЗ ЛИМИТИРУЮЩИЕ БАРЫ В УСТЬЯХ АРКТИЧЕСКИХ РЕК

см

ж

СВ

THE CONDITION OF NAVIGATION THROUGH THE LIMITED BARS IN MOUTHS OF ARCTIC RIVERS

Представлены результаты натурных исследований устьевых баров рек Оби, Хатанги и Колымы. Анализ количественных и качественных закономерностей руслового режима и различных синоптических ситуаций позволил выявить ряд особенностей динамики баров, влияющих на условия судоходства.

The results of natural investigations of the mouth bars of The Ob River, The Khatanga River and The Kolyma River are presented. The quantitative and qualitative analysis of the channel pattern and different synoptically situations reveal some distinctive features of bars dynamics which affect on conditions of navigation.

Ключевые слова: судоходство, бары, устья, приливно-отливные течения, деформации. Key words: navigation, ledges, mouths, tides, deformations.

ВХОДЕ исследований устьевых областей рек российской Арктики за почти 30-летний период изучены процессы формирования баров рек Оби, Хатанги и Колымы. Все рассматриваемые устья находятся в областях платформенного неотектоническо-го режима со слабыми положительными (Обь, Хатанга) или отрицательными (Колыма) новейшими движениями земной коры. В конце позднего плейстоцена (25-18 тыс. лет назад), во время значительного падения уровня океана дельты рек продвигались на север. С поднятием уровня океана примерно на рубеже 6-7 тыс. лет назад они заняли положение, близкое современному. Позже небольшие колебания уровня океана приводили к миграции дельт на десятки и сотни километров. В предлагаемой статье приводятся результаты исследований деформаций баровых участков в многолетнем (современном), сезонном и синоптическом масштабах времени.

Ямсальский бар. На выходе в Обскую губу сформировались два главных бара р. Оби: в Хаманельской Оби — это Ямсальский бар, в Надымской Оби — Надымский

бар. С точки зрения вопросов освещения транспортно-судоходных операций на Оби больше внимания уделено изучению Ямсаль-ского бара [1], который представляет собой рассредоточенные отмели, формирующиеся при активном взаимодействии речных и морских факторов.

В этой части акватории губы баровая бороздина переуглублена на 1,5-2,0 м по отношению к крыльям бара. Скорости течения в ней при нормальной синоптической обстановке небольшие — около 20-30 см/с, расходы воды — порядка 2,5-3,0 тыс. м3/с, расходы наносов — около 100 кг/с. При выходе на морской край дельты скорости течения в бороздине снижаются до значений менее 10 см/с.

В условиях резкого падения уровня воды на 1-2 м за 1-2 сут на крыльях бара смывается слой грунта до нескольких десятков сантиметров. Обычно это наблюдается при сгонах воды, при этом наблюдаются и характерные плановые деформации. Так, в краевой части бороздины происходит отклонение изобат на 5-6° к западу при усилении скорости потока и активном промыве фарватера.

Влияние приливо-отливных течений на динамику речного потока различно в зависимости от его расположения в акватории. На мористом траверсе направление течения потока при приливах меняется на противоположное, а на речном траверсе в этих условиях скорости снижаются вдвое и поток при этом частично отклоняется в сторону. По данным анализа промеров, выполняемых с 1920 г., можно сделать вывод о достаточно высокой стабильности рельефа бара в многолетнем временном масштабе, причем это можно сказать как о высотных, так и о плановых деформациях.

Хатангский бар. Баровая отмель (рис. 1), вытянутая с юго-запада на северо-восток, образуется в результате постоянных оборотных течений, меняющих свое направление при смене фаз приливов и отливов.

Амплитуда уровенных колебаний и время добегания пиков не постоянны, а имеют определенный диапазон изменчивости. В начальной стадии прилива у западного побережья залива происходит рост уровня воды, на противоположном берегу уровень воды

продолжает падать на завершающей стадии предшествующего отлива. Денивеляции уровня на траверсе гребня бара в результате этого эффекта достигают 1,5 м. Течения потока, образующиеся при этом, имеют противоположные направления на протяжении нескольких часов. При смене приливного цикла ситуация меняется. Таким образом, на фазе прилива вокруг баровой отмели образуется круговое вращение потока, которое меняет направление при отливах.

По краям обширной баровой отмели формируются бороздины. В левобережной бороздине во время прилива векторы течений и у дна, и в поверхностных горизонтах направлены в сторону реки. В результате поток с моря формирует вытянутую вдоль берега приливную бороздину глубиной 810 м. На границе слияния двух встречных потоков — речного и морского — формируется узкая вытянутая банка с глубинами до 4-5 м. Восточная приливная бороздина имеет менее четкие очертания с глубинами около 4 м и не со столь выраженными приливными потоками.

Рис. 1. Схема Хатангского бара и судовых ходов

Выпуск 2

Выпуск 2

Высотные деформации гребня бара в течение летнего сезона находятся в пределах 20-50 см. При преобладании сгонных или нагонных ситуаций происходит размыв баровой отмели и аккумуляция наносов в приустьевой яме. В подобных ситуациях колебания отметок дна на баре могут достигать 1 м. Сравнивая современные отметки глубин на гребне бара, приведенные к наинизшему теоретическому уровню, можно обнаружить тенденцию уменьшения лимитирующих судоходство глубин за последние десятилетия с 3,5 до 3,2 м. При такой тенденции судоводителям рекомендуется обратить внимание на судоходные глубины в районе западной приливной борозды, где лимитирующая глубина на 0,5 м больше, чем на гребне бара (рис. 1). Кроме того, «северный фарватер» имеет также преимущества по запасу глубин за счет большей амплитуды уровенных колебаний в этой части залива примерно на 0,4-0,6 м по сравнению с гребнем бара [2]. Следует также отметить, что раньше «северный фарватер» считался непроходимым [3].

Бар Каменной Колымы. Бар протоки Каменной — наиболее многоводной протоки дельты р. Колымы представляет собой аккумулятивную форму рельефа, слагаемую наносами реки и прорезанную извилистой

русловой бороздиной. В результате влияния руслового фактора здесь образовалась система устьевых перекатов с лимитирующими судоходство глубинами. С 1985 г. основным лимитирующим судоходство перекатом является перекат, сформированный в створе «Ам-барчик». В половодье 1985 г. на этом перекате отложилось значительное количество наносов, уменьшивших судоходные глубины с 5,5 до 3,5 м (рис. 2). Последующие наблюдения показали, что данный перекат довольно стабилен и подвержен лишь незначительным (до

0,5-0,7 м) сезонным и синоптическим деформациям. Небольшие уклоны водной поверхности на акватории бара и в дельте обусловливают редкую повторяемость критических скоростей потока, способных размывать гребни баровых отмелей.

Таким образом, отмечая обусловленность процесса дельтоформирования взаимодействием морских и речных факторов, следует учитывать, что конкретные процессы формирования рельефа устьевых баров значительно отличаются даже в схожих устьевых областях. На баре р. Колымы процессы, лимитирующие судоходство, определяются речными факторами. На барах рек Хатанги и Оби морские факторы являются более значимыми.

Рис. 2. Многолетние деформации в створе «Амбарчик»

Список литературы

1. Региональные особенности формирования эстуарно-дельтовых систем Арктического побережья Сибири / авт. кол. — М.: ГЕОС, 2007. — С. 112-240.

2. Большиянов Д. Ю., Зимичев В. П. Гидрологические и геоморфологические особенности динамики бара р. Хатанги // Геоморфология. — 1995. — № 2. — С. 89-99.

3. Кухарский А. А. Хатангский залив и устье р. Хатанги. — Л.: Изд-во Главсевморпути, 1937. — С. 47-65.

УДК 627.8.034.7 Б. Кхарел,

канд. техн. наук. доцент, СПГУВК

ЗАИЛЕНИЕ ОРОСИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ И ИСТИРАНИЕ ГИДРОАГРЕГАТОВ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ В ГОРНЫХ РЕГИОНАХ

IRRIGATION CANALS SILTING AND HYDROPOWER UNITS ABRASION IN MOUNTAIN REGIONS

В статье приводятся характеристики рек Китая и Непала с учетом их мутности, а также указываются конкретные примеры негативных воздействий наносов на эксплуатацию различных гидротехнических сооружений и их элементов. Даются рекомендации для минимизации ущерба от влияния наносов.

The article gives characteristics of rivers in China and Nepal taking into account their turbidity, examples of negative influence of silts on maintenance of different hydraulic structures and their components. Recommendations to minimize the losses due to silts are given.

Ключевые слова: каналы, гидроэлектростанции, турбины, лопатки, наносы, кавитация.

Key words: canals, hydropower units, turbines, blades, silt, cavitation.

СВЯЗИ с бурным ростом населения и экономики стран Азии этот регион сильно нуждается в энергоресурсах и продовольствии. Кроме водных ресурсов, газа и нефти в регионе очень мало. Регион активно использует водные ресурсы, строятся крупные комплексные гидроузлы. Самый большой в мире гидроузел Санься («Три ущелья») строится на реке Янцзы в Китае. При

строительстве гидроузлов различных назначений большое внимание приходится уделять удалению наносов.

Наличие больших скоростей течения потока в реках приводит к интенсивному размыву русел, и они транспортируют огромное количество взвешенных и донных наносов. Данные твердого стока на основных мутных реках мира приведены в табл. 1.

Таблица 1

Твердый сток на основных мутных реках мира

Государство Река Бассейн реки,

Китай Хуанхэ 752,4 47,4 1,63 35,0 2126

США Колорадо 637 4,9 0,135 27,5 211,9

Выпуск 2