автореферат диссертации по транспорту, 05.22.17, диссертация на тему:Берегоукрепления в зоне вечной мерзлоты на реках, обслуживаемых Якутским производственным объединением водных путей

р^ОС^ШИРШа ИНСТИГУТ ШШЕНЕРСВ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

- 3 МАИ 199Ъ На правах рукописи

УДК 627.09+627.41

Рудых Виталий Георгиевич

БЕГетОУКРЕПЛЕШЯ В ЗОНЕ'ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ НА ШСАХ, ОБСЛУШВАЕШХ ЯКУТСКИМ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМ ОБВДЙНЕ-. НИЕМ ВОДШХ ПУТЗЙ

Специальность 05.22.17 - "Водные пути сообщения

и гидрография"

Автореферат диссертации

на соискание учоной степени кандидата технических наук

Новосибирск - 1994

Работа выполнена в Новосибирском институте инженеров водно го транспорта и Якутской производственном объединении водных путей.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Дегтярев В.В.

Официальные оппоненты: доэтор технических наук,профессор Грачев E.H.,

навдидат технических наук, доцент Доценко Л.®.

Ведущая организация - Ханты-Мансийское окружное управление водных путей.

Защита состоится ЛЛШХ2/0&- 1994 г. в часов на

заседании специализированного совета Д 116.05.01 в Новосибир -с ком институте инженеров водного транспорта по адресу: 630099,. г.Новосибирск-99, ул.Щеткнкина, 33, НИИЗТ, аудитория &22-л.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ШЮТа.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять в адрес специализированного совета.

Автореферат разослан £(-¿¿Л1Л-1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

профессор

С.Я.Зернов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Экономика республики Саха (Якутии) прежде всего зависит от развит шее транспортных связей как внутри региона, так и с выходом на другие районы Российской Федера -ции, а также страны СНГ и государства дальнего зарубежья, и прежде всего - США, Японию и Юго-Восточную Азию. Водный транспорт традиционно занимает в республике Саха, Магаданской и других областях северо-востока Р<5 ведущую роль. По всей вероятности, эта роль останется за нда и в перспективе, не исключая времени завершения строительства северного ответвления Амуро-Якутской железнодорожной магистрали Беркакит-Томмот-Якутск. Эту ведущую роль водного транспорта подчеркивает президент республики Саха М.Е.Нико -лаев ("Независимая газета" от 16.03.94 г., газета "Республика Саха" от 24.03.94 г.).

Содержание в нормальном судоходном состоянии и обеспечение безопасности плавания судов на протяжении 20 тыс.км водных путей региона осуществляет Якутское производственное объединение водных путей. 3 число этих путей входят судоходные реки Лена - от Качуга до Тикси с ее притоками Витиы, Олекма,.Алдан, Вилюй и другими, - а также реки Нитаяя Тунгуска, Анабар, Оленек, Яна, Индигирка, Колыма и десятки малых рек.

Перевозки грузоз и пассажиров речные суда осуществляют в регионе в условиях сурочого северного климата и весьма сложном состоянии пути. Последнее определяется непростыми русловыми процессами из-за неравнсуор-:ос~н стока, разнообразной геологии русла и берегов, большой глубины промерзания рек и тяжелым ледоходом. Одной из причин, осложняющих эксплуатацию водного пути, является наличие вечной мерзпоты по берегам и в русле рек региона.

Якутским производственным объединением водных пзтей, ня *>язе которого выполнялась диссертационная работа, зп последние девятилетия проделана весьма существенная и. эффективная работа по увеличению пропускно." способности пути и обеспечению безопасности судоходства, что немало способствовало развита» и удетаевяению грузоперевозок в бассейна*северных рек. В число решаемых проблем входит разработка и. осуществление эффективных методов защиты от разрушения течением и волнами берегов,, в структуру которых вхо -дят вечномерзл-'е грунты. Разрушение таких берегов отзывает иск -ривление и обмеление судоходных трасс, ставит под угрозу сохрак-

ность прибрежных территорий портов, пристаней и жилых поселков. Опыт эксплуатации берегоукрепительных и причальных сооружений на Крайнем Сэвере показал, что их работа отличается отчетливо выра-яениьага особенностями, связанными с характером перемещения фронта мерзлоты в прибрежном грунтовом массиве в сезонном и многолвт-нем разрезе. Как показывает анализ практики и литературных источников неизученность работы берегоукрепительных сооружений в зонах вечной мерзлоты не позволяла до настоящего времени предложить обоснованные методы их расчета. В этой связи приобретает вэлсное . значение проведение исследований, которые должны выявить основные закономерности взаимодействия рассматриваемых сооружений с вечно-мерзлыми и промерзающими грунтами, слагающими прибрежную полосу.

Изложенная проблема становится еще более актуальной в связи с возобновлением строительства Амуро-Якутской магистрали (АЯЮ и активными действиями Правительства республики Саха по ее завершению, из-за чего остро встает необходимость транспортного освоения верховьев эксплуатирующихся и пока несудоходных малых рек на территории народнохозяйственного освоения зоны АЯМ, где открыты богатейшие запасы полезных ископаемых. В свою очередь транспортное освоение новых рек и увеличение судоходных глубин на экспл.уатиру -ющихся водных путях потребует больших берегоукрепительных работ для стабилизации обрушащихся участков берега и образования причального фронта новых портов и пристаней.

Изложенные доказательства подтверждают актуальность темы диссертации, которая была предложена техническим советом Якутского производственного объединения водных путей, утверждена на совете гидротехнического Факультета ШИЗТа и входила в план научно-исследовательских и опытно-конструкторских, работ департамента речного транспорта Министерства транспорта РЕ.

Цель и задачи работы. Диссертация направлена на решение важной народнохозяйственной проблемы защиты от разрушения течением, воянаии и термоэрозионным воздействием берегов рек в зоне вечной мерзлоты и сурового арктического климата. Она включает многолетние (более 15 лет) натурные и лабораторные исследования процес -сов разрушения берегов, сложенных вечномерзлыми грунтами, разработку практических методов проектирования берегоукреплений и обобщения результатов широкого производственного внедрения рекомендаций.

Научная новизна. В диссертации раскрывается физическая сущ-

ность процесса ■разрушения вечномерзлых берегов и связь местоположения зоны активного разрушения с повторяемостью навигационных уровней воды и ее температурой во врзмя стояния уровней наибольшей. вероятности. Предложены методы аналитического прогноза места образования тершэрозионных нип и глубины их развития вглубь веч-номерзлого берега до момента обрушения. Даются проверенные многолетней практикой эффективные схемы плановой компоновки и конст -рукции берегоукреплений для суровых климатических условий.

Достоверность результатов. Рекомевдации, вытекающие из результатов диссертационных исследований, широко проверены в практике и подтверждаются заключением Якутского производственного объ-здинения водных путей и радом актов внедрения других организаций.

Практическая ценность и реализация -результатов работы. Пред-юзения, внесенные в результате исследований, осуществлены и оказались эффективными, что позволило внедряющим организациям полу -гать не только технический, но и существенный экономический эффект в ценах соответствующих лет.

Апробация диссертационной работы. Осношые положения и со-ержание диссертации докладывались на следующих научных форумах:

на 1У Всесоюзной конференции "Влияние ГЭС на окружающую среду условиях Крайнего Севера", проведенной Якутским Филиалом СОРАН 1986г.;

на научно-практической конференции "Пути совершенствования ранспортной системы Якутской АССР на основе передового опыта и эстижений научно-технического прогресса" (Якутск, 1985);

на 1У Всесоюзной научной конференции "Закономерности проявле-1я эрозионных и русловых процессов в различных природных услови-с", организованной Министерством высшего и среднего образования ЗСР на базе Московского государственного университета в декабре )87 г.

на ХХУШ научно-технической конференции пройессорско-препода-яельского состава НШВТа, Западно-Сибирского научно-техническо-' общества водного транспорта и ОТО им.академика А.Н.Крылова !овосибирск. 1987},

на Ш Всесоюзной конференции "Динамика и терыика рек, водохра-лкц и окраинных морей", секция "Русловые процессы и транспорт носов", Институт водных проблем АН СССР (Москва, 1989); на П Всесоюзном съезде гидроэкологов СССР (Москва, 1991); на научно7производственном семинаре "Проблемы влияния путе -

б

вьк работ на гидрологический режим, русловые процессы и экосистемы", организованном Главным управлением водных путей и гидросооружений Министерства транспорта РФ, Академией транспорта и научно-техническим обществом водного транспорта (Новосибирск, 1992);

на межвузовском координационном совете МинВУЗа РЗ по проблеме" эрозионных русловых и устьевых процессов (Новосибирск, 1993);

на ХХХШ научно-технической конкуренции профессорско-преподавательского состава НИИВТа. Секция "Водных путей, изысканий и гидротехнических сооружений" (Новосибирск, 1993).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5-ти печатных трудах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы'и приложений (акты внедрения), Общий объем работы 221 страница, включая 52 рисунка. Список литература включает 83 наименования, из которых 8 - на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследований, раскрыты связь теш диссертации с планами научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ департамента речного транспорта Министерства транспорта РФ.

В первой главе дается гидрографическое и геоморфологическое описание реки Лены и ее притоков, рек Колымы, Яны, Индигирки и других на северо-востоке Российской Федерации, протекающих в районах вечной мерзлоты и суровых климатических условий. Затем описываются процессы разрушения вечномзрзлых берегов и обобщается производственный опыт строительства и эксплуатации берегоза -щитных сооружений на реках северо-восточного региона.

Вторая глава начинается с анализа гермоабразивньк явления при обтекании речным потоком берегов, в структуру которых входит вечная мерзлота. Этот анализ основывается на трудах ученых, исследовавших процессы термоабразии и теплопередачи З.Э.Арэ, Б.А.Вильнера, Н.Э.Григорьева, Р.М.Дрэйка, М.М.Ермолаева, Л.А.Ки-гарева, Г.Н.Каллиной, О.Н.Каминского, П.Н.Команенко, С.С.Кутате-ладзе, В.А.Мухина, В.Е.Наксрякова, Р.Э.Зккерта и других. Далее в главе описываются состав и методика натурных исследований разру-пнпя течением, волнами и термоэрозионныки процессами поит«

рзгов и эффективности их 80ЕЩТЫ о районах вечяоЬ кзрзлоги. 1'< т-ботс показано, что5 несмотря па очевидность вяипгак веадой кзтю-яотн (которая по сзидетольствиЕанию известного 'отечэсттз^ша."" ученого а области русловых процессов Р1. Б.Барышникова, зшмаа:' более половины территории России) на русловые процэссм к, в частности, на разрушение берегов, это явление в совокупности практически ке рассматривалось. Поэтому для решения задает? пришлось провести многолетние к не только весьма трудоемкие, но к опасккг натурные исследования, выполнение которых позволило полутать ответ на ряд вопросов, без разрешения которых было бн невозможна дать рекомендации по прогнозированию разрушения вечномерзякх берегов при проектировании комплексных мероприятий для увеличения пропускной способности водного пути и обеспечения безопасности судоходства на северных реках с учетом интересов всех народнохозяйственных предприятий, имеющих интересы в пркбреЕиых зонах ре:: северо-востока.

Для систематического и непрерывного изучгт'.я разруиешя ве.ч-номерзльк берегов были созданы на реках Лекэ у пос.Еатай, Вилгп (пос.Верхневилзойск). Колыме (пос.Зарянка), Алпаиз г: Мае ¡.поо. Усть-Мая), Яне (пос.Нижнеянск), Индигирке Спос.Бзлая Гора) семь постоянно действующих наблюдательных пунктов. Наблкяательккз пункты фиксировали интенсивность разрушения берегов в различны? периоды года, изменение конфигурации откоса бзр&гов, геометрические размеры нищ и карнизов у разрушавшихся берегов в динамик • их развития, объем блоков обрушения, высоту уровней воды в период активной деформации берегов, скорость вдольберегового теиени~ и другие характеристик!; процесс-,

Кооме постоянных наблюдательных пунктов иссяедояаняя велись - с.'лгии периодических экспедиций на участки тт.. удаленные с.-.

^асчланных пук.....<

Развитие термоабразивнкх ниш иэуиагось яеряодиздеких обмеро*: определение.; дкниз оирушетшт и изменен:!¡2 Беотикакького пробил;, откос* лугри измерения пасстояииЯ от -¿кксксоиисяк на ¡дзстност."

Соепеоов = ьо »отзыва и шгоелитхнш для посгэооник проших,^, '^ойчивтг"»' п •мшекнос?;« <<?р9гоу)а5ега»вль>^*.: соорухект он*

>;н>.-.;:Ь КИС:пегого:; ;5 ЩГНО- ';'Э?ОСМГ!:ОИ, ■

V-?".'Оиз/гутш^'-, ■ ".''гг.';О^Ь^1'- "'^унТй,

п »¿««сечного яз т>яоо«к»»о?, яяяксюь зокн нс> «ясеяке изресе»

онных ниш в нем фиксировались на батиграммах эхолота, что было впервые осуществлено в практике речных изысканий.

Как показали исследования, процесс разрушения вечномерзлых берегов существенно отличается от подобных процессов на реках южных регионов. Вечномерзлые грунты разрушаются под воздействием течения, судовых и ветровых волн,■термоэрозионных процессов со своеобразным образованием глубоких ниш и характерных уступов, положение и размеры которых зависят от высоты наиболее вероятных уровней воды в период сравнительно повышенной температуры последней. Отметки, на которых ниша имеет максимальную глубину, соот -ветствуют уровням с наибольшей повторяемостью, соответствующим, как правило, пику весеннего половодья (для северных рек - это май-июнь). Интенсивное формирование ниши, именно в этот период, можно объяснить тем, что весь массив грунта, расположенный выше низких зимних уровней, находится еще в замороженном состоянии, и только в зоне уреза воды за счет взаимодействия с прогретыми поверхностными водами происходит быстрое оттаивание грунта. Этому явлению способствуют более низкие температуры верхней массы вечной мерзлоты и температуры, близкие к нулю, в нижнем слое. Оттаявший грунт легко размывается на уровне уреза в результате действия волн и уносится течением, которое в период стояния высоких уровней достаточно быстрое, что приводит к оттаиванию нового слоя и постепенному формированию ниш. Массив грунта, находящийся выше уреза воды, остается в мерзлом состоянии и, следовательно, сохраняет высокие прочностные свойства и устойчивость против размыва. При падении уровней взаимодействие речного потока происходит уже, как правило, с грунтом, находящимся по всей высоте в талом состоянии, и/эрозия берега имеет равномерный характер.

На постоянном наблюдательном пункте на реке Лене в районе поселка Еатай с целью проверки гипотезы о том, что на размываемость вечномерзлых берегов оказывает влияние меньшая отрицательная температура в нижних слоях промерзшего берега, что является одной из причин образования ниши, были проведены систематизированные круглогодовые измерения температуры в шурфах на уступе берега. Изучение литературных источников показывает, что подобные исследования проведены впервые. Близкие по характеру температурные измерения в скважинах, просверленных в вечной мерзлоте для вмораживания свай при гражданском строительстве, не отражают тепловое влияние речного потока и не могут считаться исчерпывающими.

Вечномерзлые грунты в берегах существенно влияют на их ус -тойчивость против разрушающего воздействия течения и волн, и служат причиной интенсивного обрушения грунта в реку. Это, в свою очередь, вызывает местное резкое увеличение мутности потока и обмеление нижележащих перекатов. Так из-за обрушения так называемой Песчаной горы против Графского берега Лены в ста километрах ниже Якутска в реку ежегодно поступает более миллиона кубометров наносов, что служит основной причиной заносимости Хайтыалахского, Усть-Алданского, Арбынских и других перекатов.

Эффективность защиты вечнсмерзлых берегов от воздействия течения и волн определялась традиционными методами, в которые входили подробные гидрографические съемки участков рек, на которых осуществлялись берегоукрепительные работы, и построение сопоставленных и совмещенных планов. Таким образом, выяснялась ннправлен-ность и интенсивность деформаций русла и берегов.

В третьей главе предлагается методика прогнозирования разрушения берегов на реках в регионах распространения вечной мерзлоты и сурового климата. Рекомендации начинаются с расчета зоны возможного размыва по высоте берега. После теоретических и экспериментальных проработок вносится предложение использовать для вычисления верхней отметки зоны возможного размыва формулу

гДе ■ Ь.____ - отметка максимального уровня воды 1% обеспе -

кикс

ценности;

Ьн8 - высота наката волны (судовой или ветровой).

Ни'шяя граница зоны возможного размыва определяется из условия неразмываемости грунта откоса донными скоростями течения реки, волнового движения частиц плюс запас на просадку берегового откоса при протайке. Скорость воды на нижней границе зоны возможного размыва не должна- превышать допустимой неразмываюцей скорости. Подтверждением тому служат обследования подводного откоса, сделанные автором на многих участках размываемых вечномерзлых берегов. Повсеместно на гсдзоднэм склоне берегов рек находился талый слой грунта различной толщины - от 10 до 40 см, в то время как в береговых нилах на вертикальном срезе и в верхней части мерзлота была обнажена.

Понижение отметки поверхности подводного берегового склона,

вызванное тепло ве:.?л фа-хгорами веди, сгедует определять ао ус::с -гик ровности объемов аерзяого п отпаявшего грунта, ¿¿влагала що-седки дна зависит от сяепеня льдястоеги грунта, сменена залоллг-кия его пор льдом.

Расчет возможной гаубгаш нши построен на закономерностях процесса размыва ниши в береговом массиве, связан с воздействие!; 'нь грунты берега более теплого речного потока, которое приводит к переходу верхнего слоя грунтовой среды в талое состояние и его разрушению.. Глубина сезонного оттаивания грунта в нише определяется по форауле

и

а

н

V

^ги^-и-г.)*! . 1 Й

а, ' ("2 0,,

1,41й -V 2.4

где

> 1,15т

В

и *

tf

'н.з.

С» , С,

Р %

и.

+ 360 ,

6 - средняя температура воды за период затопле -ния ниши водой и продолжительность этого периода;

- температура вечномерзлого грунта, принимаемая за среднегодовую на глубине 10 м и определяемая по данным инженерных изысканий;

- температура начала замерзания, установленная опытный путем и зависящая от влажности мерзлого грунта VI г , удельной массы легкора-стзоримых солей С^ , массы скелета мерзлого грунта н , коэффициентов теплопро -водности талого и мерзлого грунта и

- объемные теплоемкости, соответственно, талого и мерзлого грунта;

-- удельная теплота плавления льда;

- суммарная влажность грунта в долях единицы;

- ьйсовое содержание незамерзшей воды;

• коэффициент, зависящий от рода грунта.

Прогноз обрушения вечномарздых берегов и интенисвности

их

___ыдайзого т ^-г-тшгяяи -гослзоан чэ .мализ» ешическоя картины. по

.-.отавой Петерах сложенных вечномерзяши грунтами, под дой-сгэяем •30.1а а течения. ;;ак правило, образуется узкие ниши, нал о -оо™е гопала. зрезахаиеся в берег на глубину до 15-30 м на уров-ге определенного .уреза воды. При достижений этшга нишаш критического размера происходит обрушение массива грунта, располозенного над ншей.

Сбзады значительных по величине грунтовых массивов затрудняет судоходство, приводят к резким изменениям глубин у ходовых берегов, особенно на малых рзках, увеличивает заносимость судового ::ода. Поэтому прогнозирование роста шга и устойчивости массивов грунта представляет особый интерес.

Устойчивость массивов мерзлых грунтов определяется такой механической характеристикой, как сопротивление едвигу, которое зависит от ряда факторов, правде всего от температуры грунта, величины внешнего давления и времени действия нагрузки.

В мерзлых грунтах, помимо разделения сцепления на молекулярное и структурное, ввделявт силы сцепления, обусловленные цементационными связями медцу кристаллами льда и частицами минерального скелета. Эти связи осуществляются через пленки незамерэшей воды, обволакивающие частицы скелета и ледяные кристаллы. Поскольку количество и механические свойства льда зависят от температуры, с изменением последней изменяются и цементационные связи, а следовательно, и обусловленная ими прочность керзлого грунта.Под нагрузкой возникает пластическое течете льда, а на контактах с минеральными частицами,.в местах концентрации налрязаний, лед плавится, пополняя пленочную воду. Вязкое течение этой воды сопровождается взаимным смещением твердых частиц грунта.

В связи с этим в мерзлых грунтах при длительном приложении нагрузки возникают деформации ползучести, т.е. такие деформации, которые развиваются даже при неизменном напряженки. Это приводит к значительному снижению длительной прочности мерзлых грунтов,которая может быть в несколько раз меньше кратковременной.

При обрушении массивов мерзлых грунтов на берегах рек опреде-лякщим является предельно длительное сопротивление мерзлых грунтов, которое мояе? быть определено методом парового штампа, на-принев, Н.Л.Цытовича.

'"ногоччслениые наблюдения разрушаацихся берзгов рэж в зоне ■очной мерзлоты показали, что характер обрушения этих берегов

значительно отличается от процессов береговой эрозии, протека -ид их за пределами криолитозоны. Возникновение и развитие ниш приводит к блоковому обрушению берега, когда глыбы в несколько десятков кубометров грунта, откалываясь, падают на подводно-бере-говой откос. В этих условиях прогнозирование предельной глубины ниш и устойчивости карниза может быть решено следующим образом. В связи с тем, что толщина карниза в большинстве случаев намного меньше его ширины (размера, перпендикулярного бровке берега) и длины, правомочно представить нависающий карниз как плиту, жестко заделанную на трех кромках, свободную на четвертой, и находящуюся под действием равномерно распределенной нагрузки от собственного веса.

Максимальное нормальное напряжение, вызываемое собственным весом карниза, должно удовлетворять условию

б „ < Ц<П ,

"макс *

где - максимальный изгибазвщий момент в защемленных кром-

ках карниза;

№ - момент сопротивления сечений берегового карниза; [С] - допускаемое напряжение. Учитывая, что моменты сопротивления сечений карниза берега относительно осей X и У соответственно равны

получим в предельном случае

аЬ.к Ьк

где т) , - коэффициенты по Б.Г.Галеркину; Ь , 6К- высота и длина карниза берега; ц - глубина ниак;

откуда находигл предельные размер:-: карниза соответственно по длине и ширине

- - а-

Так как коэффициенты и определяются по соотношению между размерами карниза а и й к , то задача расчета предельной глубины ниши решается методом последовательных приближений. Следовательно, расчет задачи пс схеме плиты, защемленной с трех сторон, является трудоемким и требует длительных вычислений.

Наблюдения за обрушением берегов рек в зоне вечной мерзлоты показали, что скалывание карниза происходит одновременно на большом участке по длине берега. В виду значительной протяженности зоны обрушения, для приближенных расчетов можно использовать схему работы карниза, как консольной балки, защемленной по одной кромке, и определять предельную глубину ниш по максимальному изгибающему моменту относительно линии обрушения и по поперечной силе, возникающей по линии скалывания (реакции, равной массе грунта в карнизе).

В первом случае предельная глубина ниши равна

При оценке условий предельного равновесия массива мерзлого грунта под воздействием собственного веса принята гипотеза, согласно которой сопротивление сдвигу обусловлено, в основном, силами сцепления, т.е. сопротивление сдвигу не зависит от внутреннего трения. Тогда во втором случае предельная глубина ниши равна

г СОД

а, -

•к з

Л 9-

Здесь С С 3 - предельно длительное сцепление вечномерзлых грунтов, рекомендуемое по результатам лабораторных испытаний, в зависимости от ввда грунта, слагающего карниз (испытания проводились при выполнении диссертационной работы в подземной криогенной лаборатории института мерзлотоведения СОРАН в Якутске).

Минимальное из двух найденных расстояний а к , определи -емых по величинам изгибающего момента и поперечной силы, будет являться тем предельным размером глубины ниши, при превышении которого может произойти обрушение карниза.

Чзтветэтая глава содержа1 рекомендация по проектирования,строительству и эксшгуат&цш: берегозащитных сооружений и средств к., раках северо-восточного региона Российской Федерации, а такк сведения о внедрении этих рекомендаций и их эффективности. Ь начале главы систематизируются методы берегозащитн к определяйте;, конкретные условия, при которых те или иные схемы и располоке.чк,! сооружений кзm покрытий будут эффективная

Далее раетск информация об объектах и объемах внедрения. Рекомендации диссертационной работы положены в основу проекта. берегозащитн у пос.Ншший Вестях на реке Лене (1657 км от устья), осуществленного Якутским производственным объединением водных путей. В результате берег приобрел устойчивость, резко уменьшилась зеносимость нижележащих Павловского и Бестяхского перекатов к подходного канала к причалам Якутского порта. Кроме того, была спасена от обрушения в реку территория технического узла связи н улучшились условия эксплуатации Якутского водозабора (снизилось заиление дреш.

Берегоукрепительные работы на р.Вилюй у пос.Верхневилойс:: обеспечили устойчивость прежде размываемого берега и защитили о* обрушения причальный фронт пристани, причалы и нефтехранилища нефтебазы.

Успешно осуществлены берегоукрепительные работы на р. ладан ; пос. Усть-Ыая и Кюпць'.

Больше берегоукрепительные работы проведены на p.tee у not. Нижнеянск с целью сохранения территории порта с построенными н<-ней складами, а также жилых домов поселка речников. Береговая полоса длиной более 2,5 км закреплена гравийной насыпью, Размыв ьvi-pera прекратился,

На р.Колыме в районе пос.Зырянка укреплен оераг с целью г-;- -хранения территория судоремонтного пункта Колымского района ыи;,--ных путей, разгрузочных площадок порта Зырянка к территорий аэропорта. Результаты берегоукрепительных работ положительна ,

Эффективными оказались мероприятия по защите от размыва о; • регов у важных транспортных и промышленных оиъектов на мыагщи*ф: • щих реках отторжением излучин путем раяраоотю епрйлхшцих :• пало»

На р.Колыме в районе переката Сооояох ^ьтенсквног-и ч.-..-

мыва левого берега произошю резкое искривлешш судового хаы. существенно ухудшившее безопасность судоходства. После cn№v>

ния фарватера отторжением побочня размыв берега стал незначительным. Благоприятные условия судоходства восстановились.

Экономический эффект от внедрения рекомендаций по данным внедряющих организаций составил 20,0 млн.руб. в ценах 1984 г.

В ближайшие годы предполагается осуществить проекты (в основу которых положены результаты проработок настоящей диссертации) по укреплению откоса Песчаной горы на реке Лене против пос.Градский берег в 100 ял ниже Якутска и за счет этого снизить объему землечерпательных работ на лимитирующих судоходные глубины Хайтыалах-ских, Арбынских и других перекатах, за счет чего существенно уменьшить затраты на содержание водных путей республики Саха.Под-готовлен к реализации проект берегоукрепительных работ у горы Ыт--Хзлбат на р.Яене (1140 ж от устья). Завершается проектирование второй очереди берегоукрепительных работ в пос.Верхневилюйск и комплекса мероприятий для защиты причалов и жилого района г. Ви-люйска.

В последнем параграфе главы говорится о перспективах усовершенствования и дальнейшего развития берегоукрепительных работ на реках северо-востока называются объекты, где необходима берегоза-щита и рекомендуются варианты ее осуществления. Завершается параграф развернутой программой дальнейших исследований, принятой Якутским производственным объединением водных путей. Главное внимание в программе уделено рекам, входящим в зону, экономика которой связана с завершением строительства Амуро-Якутской магистрали.

В заключении по работе сообщается, что представляемая диссертация является результатом многолетних теоретических и экспери -ментальных исследований физических процессов деформации берегов рек, имеющих в свое?» структуре вечномерзлые грунты, и эффективности и надежности средств берегозащиты. Таким образом, диссертация направлена на режиме важной народнохозяйственной проблемы поиска надежных мероприятий для предупреждения разрушения течением, ветровыми и судовыми волнами берегов в районах вечной мерзлоты и з суровых климатических условиях и тем самым определение пути г более экономичным методам увеличения пропускной способности и обеспечения безопасности судоходства на реках северо-востока Российской Оедерапии.

Исследования выполнены на водных путях, обслуживаемых Яку? -

1с

ским производственным объединением водных путей, и все предлагаемые автором рекомендации прошли длительную производственную проверку, только после которой приняты к дальнейшему ¡лирокому внедрении, в настоящее время уже развернутому.

Результатами работы, имеющими научную новизну и практическую ценность, являются следующие;

изучены физические закономерности термоабразионннх явлений, вызывающих разрушение вечномерзлых берегов под воздействием течения, судовых и ветровых волн, посредством многолетних натурных наблюдений на стационарных наблюдательных пунктах и экспедиционных обследований берегов на реке Яене и ее притоках Вилюе, Алдане, Мае, а также на Колыме, Индигирке, Яне и других реках северо-восточного региона Российской Федерации;

предложена классификация разрушающихся вечномерзлых берегов в зависимости от геологического строения и характера деформаций;

на основании результатов теоретически;: и экспериментальных исследований разработаны инженерные методы прогноза месторасположения зоны предполагаемого размыва по высоте берега, возможной и предельной глубины тэрыоабразивной ниши, обрушения берегов при наличии в их структуре вечной мерзлоты и интенсивности продолжения разрушения обвала. За определяющие факторы прогноза приняты состав и физико-механические свойства грунтов, температурный режим мерзлого и талого грунта по глубине, скорости, направление течения и температура воды вдольберегового потока.

Натурными исследованиями доказано, что наиболее эффективными и сравнительно недорогими средствами защиты вечномерзлого берега от размыва нзляются вдольбереговые плята и берегозащитные шпоры. Весьма радикально спрямление излучин, но использование этого мероприятия сдер^сивается технико-экономическими условиями (отвод реки в новое русло, что не всегда согласуется с нуждами прибрежных предприятий в зоне отторгаемой излучины, а такче изменение экологических условий из-за ухудшения качества воды и уцерба кормовой базе и /1изни ртгбн;.

В процессе осуществления мероприятий по защите вечногерзльс: берегов от разрушения течением и волнами на многочисленных объектах рек Лены с притоками, Колымы, Яны, Индигирки и других ми-коплен богатый опьгг плановой компоновки комплексны* схем береге-защиты, в комбинации которых входят устройство берегоукрепляющих стенок, крепление откоса берега различными покрытиями, отсыпке вдольберегового пляжа, отторжение побочней и спрямление излучин,

строительство берегозащитных выправитеяьных сооружений ~ струена-правяяжщих дамб, берегозащитных шор и донных бун. Обобщение и анализ практического опыта позволили автору рекомендовать выбор схем с учетом конкретных гидрологических, геологических и температурных условий разрушающегося вечномерзлого берега, налравле -гшя и скорости течения, влияния на деформации ложа реки и берегов накроформ русла и строения долины.

Предложения по выбору эффективных схем берегозащиты завершайся методическими рекомендациями по проектированию берегоукрепительных работ б зоне вечной мерзлоты и сурового арктического климата. В этих рекомендациях учтен как положительный опыт берегоза-циты, так и последствия неоправдавшихся предположений при проек -тировании, а также упущений при строительстве и эксплуатации.

Осноеным внедряющим предприятием явилось Якутское производственное объединение водных путей. Результаты работы, как и предполагалось, оказались полезными прежде всего для улучшения судоходных условий и увеличения пропускной способности водных путей, поскольку разрушение берегов оказывает существенное вредное воздействие на судоходство, порождая наносы, которыми заносится нижележащая судоходная трасса. Эффект же берегоукрепительных работ оказывает позитивное воздействие не только на водные пути, но и ш другую водохозяйственную деятельность вблизи рек.

Основное содержание диссертации опубликовано в 5-ти печатных •рудах, в том числе:

О судоходстве на реке Вилюй ниже ГЭС в сборнике трудов института физико-технических проблем Севера СОРАН. Якутск, 1987, с. 57-60.

. Особенности дноуглубительных работ и русловых процессов реки Алдан в сборнике трудов НИИВТа "Улушение судоходных условий и технология путевых работ на малых реках". Новосибирск, 1987, с. 66-70.

. Размывы берегов рек в зоне вечной мерзлоты и их укрепление в сборнике докладов 4-й Всесоюзной научной конференции "Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях". Москва, издание МГУ, 1987, с.315-316. Увеличение пропускной способности р.Алдан на участке Джебари-ки-Хая-Устье в сборнике трудов НВДВТа "Улучшение судоходных условий на сибирских реках". Новосибирск, 1983, с. 64-67. Размывы берегов рек в области вечной мерзлоты и их укрепление