Анализ и выбор рациональных методов борьбы с наносами на водозаборных узлах

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

Анализ и выбор рациональных методов борьбы с наносами на водозаборных узлах

Г.В. Соболин, д.с.-х.н., И.В. Сатункин, к.с.-х.н., Л.Н. Хилько, к.с.-х.н., ОренбургскийГАУ

Рельефные условия горных рек позволяют вести борьбу с наносами в верховьях рек, на водозаборных узлах и головных участках магистральных каналов оросительных систем. Рассмотрим кратко, в чем именно заключаются их отличительные особенности.

В верховьях рек уменьшение поступления наносов на нижерасположенных участках достигается за счет строительства русловых наносохрани-лищ, наносозадерживающих сооружений, проведения террасировки и агролесомелиоративных работ, одновременно защищающих населенные пункты от разрушительных воздействий селевых потоков, возникающих на многих горных реках России, Закавказья и стран Центральной Азии.

Русловые наносохранилища в основном применяются на участках рек, где имеются условия для создания значительной емкости. Наносозадерживающие сооружения строятся, как правило, на селенаносных участках рек. Створ сооружения выбирается в естественном понижении для аккумуляции наносов. Срок службы таких сооружений по сравнению с русловыми водохранилищами бывает небольшой, а строительство -сложным и дорогим, поэтому они возводятся в отдельных случаях для защиты населенных пунктов и ценных народнохозяйственных объектов от селевых потоков. Противоселевые гидротехнические сооружения возводятся для борьбы с уже сформированными потоками[1, 2]. Проти-воэрозионные гидротехнические сооружения применяются в комплексе для борьбы с эрозионно-селевыми явлениями и для создания основы агротехнических и лесомелиоративных работ. Террасирование и агромелиоративные работы обычно применяются на участках склонов для уменьшения эрозионной деятельности склонного стока. Обычно производится облесение обнаженных склонов гор и закрепление их от дальнейшего разрушения, а также устройство ряда террас с нагорными канавами и др. Непосредственная защита народнохозяйственных объектов от селевых потоков достигается в зависимости от вида объекта путем строительства противоэрози-онных и противоселевых гидротехнических сооружений [1-4].

По характеру воздействия на селевые потоки противоселевые гидротехнические сооружения можно разбить на четыре группы:

1 - селерегулирующие,

2 - селеделительные,

3 - селезадерживающие,

4 - селетранспортирующие.

1. Селерегулирующие гидротехнические сооружения по своему назначению могут быть се-лепропускными, селесбрасывающими, селеот-бойными и селенаправляющими:

а) селепропускные сооружения (селеспуски, селеотводы) предназначены для пропуска селевых потоков над или под защищаемыми объектами, а также в обход последних;

б) селесбрасывающие сооружения (запруды, перепады, быстротоки) располагают в русле горного водотока в местах с большими уклонами русла для укрепления защитных береговых сооружений;

в) селеотбойные сооружения (полузапруды, буны, шпоры) устраивают перед защитными дамбами, опоясками и подпорными стенками с уклонами менее 25° к оси движущегося селевого потока;

г) селенаправляющие сооружения (подпорные стенки, опояски, дамбы) устраивают углами менее 15° к оси движущегося селевого потока для пропуска его вдоль защитного сооружения.

2. Селеделительные гидротехнические сооружения (щелевые запруды, сквозные решетчатые запруды, трассовые селерезы и заградители) предназначаются для задержания расчетной крупной и пропуска мелкой фракции селевого потока.

3. Селезадерживающие гидротехнические сооружения по своему назначению подразделяются на две подгруппы: глухие и с отверстиями. Се-лезадерживающие глухие гидротехнические сооружения (плотины, котлованы, обвалование) устраивают для задержания как селевых потоков, так и других видов горного стока. Селезадержи-вающие гидротехнические сооружения с отверстиями (плотины с отверстиями) устраивают для задержания массы селевых потоков и пропуска паводкового стока.

4. Селетранспортирующие гидротехнические сооружения предназначены для трансформации структурных селевых потоков в паводки (водохранилище в боковом селевом потоке, площадка для подачи воды в движущийся структурный селевой поток и сооружения для подвода воды из водохранилища к площадке).

5. На водозаборных узлах борьба с наносами наиболее крупных фракций производится с помощью различного рода наносозахватных и наносоотвлекающих устройств (пороги, Г-образ-ные полки, траншеи, галереи, пескогравиеловки и др.).

Эти устройства позволяют перехватывать наносы, находящиеся в донном и придонном слоях, и смывать их обратно в реку через щитовой сброс плотины[1-4].

6. На каналах вода очищается от наносов более мелких фракций (гравий, галька, песок). Попадающие в каналы наносы удаляются с помощью сооружаемых здесь отстойников (с гидравлическим промывом и механическим способом очистки), регуляторов, камнеуловителей и различных конструкций пескогравиеловок, работающих, как правило, при малых сбросных расходах[3-6]. Из вышерассмотренных трех ступеней борьбы с наносами наибольшее применение находят последние два, на которых гарантированный забор осветленной от наносов воды на сооружениях рек и каналов представляет весьма сложную задачу. Это определило в настоящее время наличие большого количества компоновок водозаборных узлов и сооружений по борьбе с наносами на каналах, значительная часть которых обладает рядом серьезных недостатков, выявляемых, как правило, в процессе эксплуатации сооружений[1-6].

Проведенный нами анализ применяемых методов борьбы с наносами на водозаборных узлах показал, что все узлы, применяемые на горных реках, по конструктивному их оформлению являются весьма разнообразными. Важнейшими признаками, по которым их можно квалифицировать, являются: высотное местоположение створа плотины, способ забора воды из реки, конструкция водоприемника и плотины, типа наносорегулирующего устройства. Последний признак является основным, так как все водозаборы отличаются друг от друга комплексом мероприятий, связанных со способом отвода донных наносов от водоприемника. Исходя из этого, по методу борьбы с наносами на водозаборных узлах их можно объединить в семь групп[3-4].

1. Боковой водозабор с входными порогами постоянной высоты.

2. Водозабор с карманом-отстойником.

3. Послойный водозабор.

4. Боковой водозабор с наносоперехватывающими галереями.

5. Водозабор с криволинейным проводящим руслом.

6. Горно-решетчатые водозаборы с наносоперех-

ватывающими устройствами.

7. Водозаборные узлы с косонаправленными циркуляционными порогами (КЦП). Многолетний опыт эксплуатации 7 групп водозаборных узлов, построенных на реках России, Закавказья и Средней Азии, показал, что донные и взвешенные наносы вместе с забираемыми расходами воды завлекаются во всех без исключения типах водозаборов при средних диаметрах частиц наносов = 2^12 мм и максимальных атах = 10^200 мм. И только 7-я группа водозаборов, оснащенных КЦП конструкции Соболина Г. В., обеспечивает наилучшую работу узлов при завлечении наносов ^р. = 0,3^0,6 мм и ^ах = 1^2 мм[3]. В этой группе водозаборов донные наносы полностью промываются в нижний бьеф сооружения, а взвешенные при значительной тур-буляции горного потока свободно проникают в водоприемные устройства. Борьба с такими наносами должна вестись за счет стро-ительства на каналах отстойников или пескогравиеловок, оснащенных КЦП.

Анализ полученных данных показал, что в основном на всех узлах с КПЦ процент водозабора в вегетационный период составляет 80-100%, но, несмотря на это, они обеспечивают безнаносный режим работы каналов, исключая попадание в них донных фракций наносов. Данный факт говорит о том, что все водозаборные узлы с КЦП (двухсторонние, фронтальные, боковые, ферганские и горные) удовлетворяют основным техническим требованиям и отвечают мировым стандартам в области водозаборостроения[3-6]. Поэтому данный тип водозабора рекомендуется для широкого применения на реках России и стран СНГ[4].

Литература

1. Алтунин С .Т. Водозаборные узлы и водохранилища. - М., 1964.

2. Данелия М.В. Водозаборные узлы для горных рек с обильными донными наносами. - М., 1964.

3. Соболин Г.В. Опыт эксплуатации водозаборных узлов Киргизии. - Фрунзе, 1985.

4. Соболин Г.В. Типовая инструкция по эксплуатации водозаборных узлов оросительных систем Киргизии. Ч.1-2. - Фрунзе, 1985.

5. Инструкция по пректированию низконапорных плотинных речных водозаборов оросительных систем: ВСН-11-14-76 (ММиВХ СССР) / Союзводпроект. - М., 1976.

6. Маслов Б.С., Колпаков А.В. и др. История мелиорации России. Т.1-3. - М., 2002.