автореферат диссертации по транспорту, 05.22.17, диссертация на тему:Обеспечение устойчивости русел судоходных рек при дноуглублении и разработке русловых карьеров

рг~ од

2 о мар да

САНКТ-ПКТЕ РБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

На правах рукописи

ГЛАДКОВ Геннадий Леонидович

ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ РУСЕЛ СУДОХОДНЫХ РЕК ПРИ ДНОУГЛУБЛЕНИИ И РАЗРАБОТКЕ РУСЛОВЫХ КАРЬЕРОВ

05.22.17- Водные пути сообщения и гидрография

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

С.-Петербург-1996

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций.

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Гришанин К.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Снищенко Б.Ф. доктор географических наук, профессор Чалов P.C. доктор технических наук, профессор Дегтярев В.Б.

Ведущая организация: АПИО "Ленгипроречтране"

Защита диссертации' состоится " 49 " апреля 1996 г. в

«С*.

"и " на заседании диссертационного совета Д 116.01.02 при Санкт-Петербургском государственном университете водных коммуникаций по адресу: 198035, г.Санкт-Петербург, ул.Двинская 5/7, ауд.235.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПГУВК.

Автореферат разослан "" марта 1996 г.

Председатель диссертационного совета, пл* ^(ji^'^j

д. т.н., проф. [s^s- В. М. Селезнев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Водные пути сообщения издавна занимали ведущее место экономической жизни Российского государства. Наличие *зветвленной речной сети, обширная территория и слабое 1звитие средств наземного транспорта в России способст-эвали развитию водных сообщений в стране. До настоящего эемени в отдельных регионах Севера, Сибири и Дальнего эстока доставка массовых грузов осуществляется исключи-эльно водным транспортом.

Вместе с тем, несмотря на благоприятные возможности пя обеспечения водных сообщений в Российской Федерации, оля водного транспорта в общем объеме грузооборота в гране остается относительно небольшой. Это обусловлено пецификой экономического развития страны в дореформенный ериод, в силу проявления которой преимущества водного ранспорта не были реализованы в полной мере. Так, напри-ер, в Западной Германии, имеющей более высокую густоту в томобильных и железных дорог, в настоящее время речным ранспортом осуществляется не менее 20-25% общего объема рузоперевозок. В то же время в Восточной Германии на мо-ент объединения страны в 1990 году по воде доставлялось сего 3.3% грузов. При этом транспортные издержки на гру-олеревозки автомобильным и железнодорожным видами транс-юрта в среднем в 14.3 и 3.3 раза выше, чем речным транс-юртом.

Значительную долю в объеме перевозок бывшего Мини-:терства 'речного флота составляли нерудные строительные штериалы (НСМ) , которые добывались из русел ре-к силами и ;редствами этого министерства. 'Добыча НСМ на водных путях [роводилась повсеместно в больших объемах и в течение ушуельного времени, что не могло не сказаться на состоя-1ии окружающей природнойк среды. Отсутствие нормативной Зазы и слабый контроль за ходом освоения обводненных месторождений строительных материалов привели к ухудшению экологической ситуации в делом ряде бассейнов страны.

В подавляющем большинстве (более "70% протяженности зодных путей) на территории Российской Федерации в качестве судоходных путей используются реки, находящиеся в свободном состоянии. Для поддержания судоходных условий на реках ежегодно осуществляется комплекс путевых работ. Основную долю в этом комплексе составляют дноуглубитель-

ные работы, выполняемые на перекатах с целью обеспечения судоходных глубин в период наступления низких (меженных) уровней воды. По степени воздействия на гидрологический и русловой режимы реки влияние данного вида работ существенно меньше, чем влияние карьерных разработок. Однако при определенных условиях^ например, в случаях разработки крупных дноуглубительных (капитальных) прорезей, искусственном спрямлении излучин, а также при значительном пере-углублегаш перекатов эффект от проведения этих мероприятий может усиливать негативные тенденции, связанные с добычей НСМ из русловых карьеров. Поэтому для обеспечения охраны окружающей среды при выполнении данного вида работ необходимо установить допустимые пределы роста судоходных глубин-на свободных реках.

В настоящей работе рассматриваются оба вида инженерной деятельности на реках: разработка карьеров НСМ и дноуглубительные работы. Это" связано с их широким распространением на водных путях Российской Федерации и возможным влиянием на состояние окружающей природной среды.

Цель работы и задачи исследований. Целью диссертационной работы является проведение комплексных исследований по оценке влияния инженерных водно-транспортных мероприятий, осуществляемых в руслах судоходных рек, на их гидрологический и русловой режимы и разработка на этой основе предложений и рекомендаций по совершенствованию расчетного обоснования, нормативно-методического обеспечения и соответствующих разделов транспортного законодательства для упорядочения данных видов хозяйственной деятельности на водных объектах. Достижение этой цели позволит создать необходимые условия для обеспечения устойчивости русел судоходных рек при их инженерном использовании для нужд водного транспорта.

Для решения поставленных задач в рамках диссертационного исследования необходимо было выполнить:

обзор опубликованных материалов по. теме диссертации и анализ состояния проблемы;

изучить действующее нормативно-методическое обеспечение вопросов эксплуатационной деятельности и отчетные данные до ряду речных портов и государственных предприятий водных путей и судоходства Департамента речного транспорта;

■провести натурные исследования на ряде судоходных рек Российской Федерации;

провести лабораторные эксперименты в гидравлическом отке с подвижным дном;

выполнить теоретические исследования по проблемам ценки гидравлических сопротивлений, транспорта наносов и оделирования переформирований естественных русел;

разработать рекомендации и расчетное обоснование для становления ограничительных требований при проведении ноуглубительных работ и разработке русловых карьеров на удоходных реках.

Научная новизна диссертационной работы представлена езультатами теоретических, экспериментальных и натурных сследований, позволяющими описать физическую картину заимодействия турбулентного взвесенесущего потока с под-ижным дном в зоне влияния инженерных водно-транспортных [ероприятий, проводимых в русле реют. На этой основе в >аботе формулируются условия статистической устойчивости >усел судоходных рек при дноуглублении и разработке ру-:ловых карьеров НСМ; устанавливаются ограничительные презлы по степени допустимого воздействия на русловой прочее; разрабатываются рекомендации по обеспечению устой-1ив0сти речных русел с учетом требований охраны окружающей среды и интересов судоходства.

Основу выносимых на защиту предложений расчетного и юрмативно-методического характера составляют:

расчетное обоснование для оценки влияния дноуглубительной прорези на гидравлику потока в однорукавных и разветвленных руслах и методические основы для расчета гидравлически допустимых судоходных глубин;

рекомендации по оценке потерь энергии по длине в рейсах с подвижным дном; оценка сопротивления движению воды ría участке выемки речного аллювия;

вопросы оценки устойчивости неоднородного грунта на цне и рекомендации по моделированию транспорта наносов в естественных русловых потоках и на участках, расположенных в зоне влияния инженерных мероприятий;

алгоритмы, программное обеспечение и рекомендации по математическому моделированию русловых переформирований в реках в условиях инженерного вмешательства;

предложения по совершенствованию соответствующих разделов транспортного законодательства и нормативно-методического обеспечения, используемых при проектировании инженерных водно-транспортных мероприятий на судоходных реках.

Практическое значение и реализация результатов исследований. Разработанные положения диссертационной работы, математические модели и методики расчета предназначены для проектирования инженерных водно-транспортных мероприятий в руслах судоходных рек. На их основе представляется возможным оценить перспективы транспортного освоения внутренних судоходных путей и установить допустимые пределы вмешательства в русловой процесс при проведении водохозяйственных мероприятий на реках.

Результаты исследований использовались при выполнении 15 научно-исследовательских работ по заданиям Глав-водпути и его бассейновых управлений: Иртышского, Северного, Камского, Волжского, управления Волго-Донского судоходного канала (ныне Государственных бассейновых управлений водных путей и судоходства) , а также по заданиям Салехардского, Набережно-Челнинского, Сыктывкарского речных портов, Кировского городского комитета по охране природы и других сторонних организаций. Полученные в рамках НИР результаты используются в практической деятельности при проектировании путевых мероприятий на водных путях Российской Федерации и за ее пределами.

В работах по темам 82-685 ДО ГР 01823049945,19841985), 86-104 ДО ГР 01.86.0042707,•1986) проводились исследования на реках Пур, Обь, Собь и устьевых участках Тазовской губы в районах газо-нефтедобычи на севере Тюменской области. Результаты исследований использовались при разработке рекомендаций по увеличению габаритов пути на этих реках и внедрены в производство Иртышским бассейновым управлением пути.

В научно-исследовательских работах по темам 89-231 (1989) и 88-203 ДО ГР 01.88.0018520,1990) была переработана методика расчета гидравлически допустимых судоходных глубин на свободных реках. Указанная методика вошла в состав "Руководства по улучшению судоходных условий на свободных реках", подготовленного по заданию Главводпути и изданного Ленинградским институтом водного транспорта в 1992 году. В настоящее время данное Руководство... используется в Главводпути и его бассейновых управлениях в качестве руководящего документа при составлении проектов улучшения судоходных условий на реках.

В составе НИР по темам 93-212 (1993), 94-205 (ИГР 01.9.40-005266,1994), 95-207 (1995) осуществлялось сотрудничество с Федеральным институтом водного строитель-

:тва Германии. Разработанные в рамках проведения этих исследований математические модели траиоплрггд наносов и [рограммное обеспечение применяются сегодня обеими сторо-[ами при проектировании путевых мероприятий и оценке их ишяния на русловой режим судоходных рек.

В связи с сокращением объемов финансирования на со-5ержание водных путей РФ в последние годы обострилась фоблема прогнозирования их габаритов. В рамках проведе-шя исследований по темам 93-213 (1993), 94-205 (И ГР И. 9.40005266, 1994) были разработаны и используются в -фактической деятельности Главводпути "Правила прогнозирования габаритов пути в условиях ограниченного финансирования".

В работе по теме 95-315 (1994,-95) по заданию Главводпути осуществлялась разработка и научное сопровождение проекта Федерального закона РФ "О внутренних судоходных путях Российской Федерации". В настоящее время данный документ проходит согласование в департаментах Министерства транспорта РФ. Его принятие позволит обеспечить правовое регулирование по вопросам управления водными путями России.

Данные разделы диссертационной работы выполнялись в соответствии с планами НИР и ОКР Министерства речного флота РСФСР (Департамента речного транспорта Министерства транспорта РФ).

Апробация работы. На разных этапах работы результаты диссертационного исследования были представлены и докладывались на конференциях профессорско-преподавательского состава и научно-методических конференциях, проводимых в ЛИВТе (СПГУВК) в период 1985-1995 гг.; на V Всесоюзном гидрологическом съезде (Ленинград, 1986), на 17-й сессии Международных высших гидрологических курсов под эгидой ЮНЕСКО (Москва, 1987), на третьей и четвертой всесоюзных конференциях по проблеме "Динамика и термина рек, водохранилищ, внутренних и окраинных морей" (Москва, ИБП АН СССР (РАН), 1989,-94); на межреспубликанских и международных научно-технических конференциях по вопросам совершенствования путевых работ (Чарджоу, 1989, С.-Петербург, 1993); на всесоюзных научных конференциях (Москва,1983,-87) и межвузовских координационных совещаниях по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Луцк, 1991, Ижевск, 1993, Брянск, 1994, Вологда, 1995); на Всероссийской научно-технической конференции "ТРАНСКОМ-94"

на международном симпозиуме "Встреча строп Востока и Запада, Севера и Юга для обсуждения состояния знеший в области русловых процессов, речной гидравлики и научного обоснования проектирования на реках" (С.-Петербург, 1994); на научных семинарах по проблеме моделирования транспорта наносов в реках, проводимых Федеральным институтом водного строительства Германии (Берлин, 1993, Кобленц, 1994, Карлсруэ, 1995); на заседаниях технических советов бассейновых управлений Иртышского, Камского и Северного бассейнов, управлений ВолгоДонского и Волго-Балтийского каналов, а также в ряде районов водных путей и речных портов.

Результаты диссертационного исследования автора используются в учебном процессе при подготовке отечественных и иностранных студентов на гидротехническом факультете и факультете экономики, финансов и права СПГУВК, на факультетах повышения квалификации руководящих работников государственных бассейновых управлений водных путей и судоходства, а также в рамках обменов научно-технической информацией, проводимых по линии Госкомвуза РФ, Департамента речного транспорта МТ РФ и Академии водохозяйственных наук РФ.

По результатам исследований автором опубликовано 35 печатных трудов и 20 работ на правах рукописи. Список основных из них по теме диссертации приводится на стр.31-33 настоящего автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и 4-х приложений. Основное содержание работы изложено на 232 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 47 рисунков, 3 таблицы и список использованной литературы из 270 наименований.

Основное содержание работы.

Речной поток, протекающий в русле с подвижным дном, в условиях динамического равновесия характеризуется статистической стабильностью основных показателей гидрологического и руслового режимов. При этом в течении значительного времени характеристики жидкого и твердого стока и основные морфометрические показатели русла остаются без изменения. Это позволяет прогнозировать развитие руслового процесса на перспективу и осуществлять хозяйственную деятельность с учетом прогнозируемых данных.

В случае инженерного вмешательства в естественный ход развития руслового процесса поток реагирует на искусственные изменения своего русла. Его реакция проявляется на разных уровнях системы поток-русло и в зависимости от степени воздействия может получать различную пространственно-временную направленность. Обычно, в первоначальный период эти процессы протекают более интенсивно на участке относительно небольшого протяжения. Затем, с течением времени, интенсивность изменений ослабевает, однако влияние распространяется вверх и вниз по течению от места производства работ. В таких случаях принято говорить об изменении устойчивости речного русла. Реакция потока на искусственные изменения русла всегда направлена в сторону повышения его устойчивости. Однако такие взаимосвязи реализуются в системе поток-русло лишь в определенных пределах в зависимости от степени инженерного вмешательства и действуют до тех пор, пока поток оказывается в состоянии регулировать характеристики своего русла.

Первая глава диссертации посвящена обзору исследований и разработке рекомендаций для оценки влияния дноуглубительных работ на уровенный режим реки.

Вопросами анализа условий руслообразования, классификации и изучения движения потока на перекатах издавна занимались многие отечественные инженеры и ученые. Результаты натурных наблюдений на реках (В.М.Лохтин, Н.И.Маккавеев, Н.А.Ржаницын и др.), данные исследований сезонных деформаций перекатов (К.В.Гришанин, И.А.Кузьмин, К.И.Россинский, Г.И.Шамов), а также создание и развитие гидроморфологической теории руслового процесса (Н.Е.Кондратьев, И.В.Попов, В.Ф.Снищенко) позволили существенным образом улучшить практику проектирования путевых мероприятий на свободных реках.

Вместе с тем, до настоящего времени специальных исследований движения потока в судоходной прорези на реках проводилось немного. В результате выполненных в рамках диссертационного исследования натурных наблюдений на реках Б.С.Двине, Вычегде, Пуре, а также на основе опубликованных экспериментальных и натурных материалов (К.Н.Варламов, С.Лелявский, Н.И.Маккавеев, Б.Ф.Снищенко, Ф.М.Чер-нышов) в работе дается оценка влияния дноуглубительной прорези на кинематику потока и параметры транспорта наносов на участке ее размещения в однорукавных и разветвлен-

ных руслах. Полученные данные позволили изучить изменения характеристик потока и русла, происходящие вследствие проведения дноуглубительных работ на перекате. Установлено, что на участке разветвления влияние прорези сказывается слабее, чем в однорукавном русле. Для оценки этих эффектов в работе получена соответствующая расчетная методика .

Выполненные исследования по оценке влияния дноуглубительных работ на уровенный режим реки показали, что в реках с подвижными донными отложениями связь между уклонами свободной поверхности и глубинами на перекатах проявляется слабее, чем в руслах с гравийно-галечным дном. Это позволяет получить на реках с подвижным дном относительно большой прирост судоходных глубин без заметного снижения бытовых (меженных) уровней воды.

Специфика морфологического строения естественных русел судоходных рек характеризуется чередованием по длине реки перекатов и плесовых лощин. Этот фактор оказывается благоприятным с точки зрения возможного роста судоходных глубин на перекатах. Снижение уровней воды на перекате, вызванное разработкой дноуглубительной прорези, компенсируется в пределах вышерасположенной плесовой лощины. Выполненные исследования ' показывают, что плесовые лощины равнинных рек обеспечивают достаточно интенсивное выклинивание кривых спада, создаваемых понижением уровней воды на перекатах. При этом относительно более длинные и менее глубокие плесовые лощины характеризуются более высокой степенью компенсации снижения уровней.

Исследованные в работе вопросы взаимодействия потока и русла в зоне влияния дноуглубительной прорези нашли отражение в виде соответствующих разделов расчетного обоснования в составе методики расчета гидравлически допустимых судоходных глубин на свободных реках. В рамках данной методики были установлены связи между уклонами свободной поверхности и глубинами на перекатах; оценена компенсирующая роль плесовых лощин при дноуглублении; разработаны схематизированные модели для перекатных сечений и судоходного плеса в целом; учтены морфологические аспекты перекатов при дноуглублении и решены вопросы методического характера. Методика прошла апробацию при выполнении расчетов для целого ряда участков равнинных судоходных рек.

На основе изучения условий проведения дноуглубительных работ на водных путях Российской Федерации и анализа

действующего нормативного обеспечения в рамках проведенного исследования даются рекомендации по совершенствованию отдельных разделов транспортного законодательства РФ. Эти предложения отражены в ряде соответствующих статей разработанного проекта Федерального закона Российской Федерации "О внутренних судоходных путях".

Вторая глава диссертации посвящена исследованиям влияния карьеров НСМ на поток, русло и судоходные условия на реках.

В последние годы на целом ряде участков равнинных рек России стали проявляться негативные последствия, обусловленные добычей нерудных строительных материалов из русловых карьеров. Наиболее значительные объемы речного аллювия, существенно превышающие величину твердого стока в бытовых условиях, ежегодно извлекаются из русел рек Лены, Оби, Иртыша, Томи, Белой, Уфы, Оки, Вятки и др., т.е. повсеместно на судоходных реках. Применяемая до настоящего времени обычная практика организации добычи такова, что в подавляющем большинстве случаев карьеры НСМ располагаются в непосредственной близости от крупных городов, строек и других объектов. Расходы на транспортные перевозки при этом сокращаются, однако влияние добычи, вследствие проведения ее на ограниченных площадях, возрастает. Оно начинает проявляться на разных уровнях экосистемы, усугубляя экологическую напряженность в местах компактного проживания населения. В результате этого на многих реках в районе крупных городов значительно ухудшилось качество природной среды.

Влияние русловых карьеров сказывается на гидравлико-морфологическом строении рек на значительном расстоянии от участков добычи и прогрессирует с течением времени. Так, на всех перечисленных реках имеет место снижение меженных уровней воды, которое охватывает участки протяжением в десятки и сотни километров. Абсолютные значения понижения уровней воды на этих реках составляют в отдельных створах до двух и более метров.

При столь значительном вмешательстве в естественный ход развития руслового процесса в реках нарушаются сложившиеся условия формирования стока и транспорта наносов. Понижение уровней воды в маловодные (меженные) периоды времени приводит к снижению горизонтов грунтовых вод, что в свою очередь сказывается на состоянии сельскохозяйст-

венных угодий и пойменной растительности. Таким образом, изменения, которые произошли на значительных по протяженности участках судоходных рек, к настоящему времени приобрели необратимый характер и будут оказывать влияние на состояние окружающей среды в прилегающих районах еще в течение длительного времени. При этом, помимо проблем экологического характера, в ряде случаев ухудшились условия эксплуатации гидротехнических сооружений и других объектов.

Согласно современным представлениям в области охраны окружающей среды на речном транспорте (В.В.Дегтярев и др. ) можно выделить две группы антропогенных факторов, проявляющихся вследствие добычи НСМ из русла реки. К первой группе относятся факторы, влияние которых связано с технологией и условиями производства работ:

возникновение и распространение пятна повышенной мутности на участке производства работ;

вторичное загрязнение воды при разработке загрязненных, в том числе вскрышных, грунтов;

факторы, связанные с работой добычного технологического оборудования, транспортного и обслуживающего флота.

Действующие нормативы, методики расчета и правила технической эксплуатации средств добычи и флота при обеспечении необходимого контроля за их соблюдением позволяют минимизировать интенсивность вредного воздействия на окружающую среду при выполнении такого рода работ на водных объектах.

В настоящей работе рассматривается вторая группа факторов, воздействие которых проявляется в изменении гидрологического и руслового режимов рек вследствие русловой добычи НСМ.

Экспериментальные и натурные исследования руслового режима судоходных рек в зоне влияния карьерных разработок проводились в институтах и проектных организациях воднотранспортного профиля (К.В.Гришанин,В.В.Дегтярев, А.В.Серебряков, Ю.П.Соколов, Р.Д.Фролов); Государственном гидрологическом институте (В.С.Кожевников, Г.Г.Месерлянс, Б.Ф.Снищенко и др. ) и Московском государственном университете (Алексеевский Н.И., Беркович K.M., Чалов P.C. ).

Натурные наблюдения, выполненные под руководством и при участии автора на реках Вычегде, Вятке, Пуре, Соби, Дону, Оби, а также на устьевых участках малых рек Обской и Тазовской губы, были посвящены исследованию и оценке

злияния русловых карьеров НСМ и крупных судоходных прорезей на гидравлический и русловой режимы этих рек. Полуденные в ходе данных исследований результаты позволили установить характер и величину изменения гидравлических и «юрфометрических характеристик потока и русла в зоне влияния выемок речного аллювия и разработать на этой основе рекомендации по вопросам организации добычи НСМ и обеспечения судоходных условий на ряде конкретных объектов, которые были реализованы в разные годы Управлением Волго-Донского судоходного канала, а также в Иртышском, Камском, Северном и Волжском бассейнах.

Правовое обеспечение вопросов добычи НСМ на обводненных месторождениях регламентируется положениями Гражданского и Водного кодексов Российской Федерации, законодательством о недрах, Законами Российской Федерации "Об охране окружающей природной среды", "Об экологической экспертизе" и рядом других нормативных актов.

В соответствии с Водным кодексом РФ добыча полезных ископаемых на водных объектах отнесена к разряду специального водопользования, осуществляемого на основании лицензии. Предусматривается согласование этого вида деятельности со специально уполномоченным государственным органом управления использованием и охраной водного фонда.

Таким образом, совершенствование данных разделов Российского законодательства позволит в ближайшее время создать условия для упорядочения добычи НСМ на водных объектах. При этом максимально должны будут учитываться интересы других водопользователей и приоритетные требования по охране окружающей среды.

Другая группа вопросов заключается в необходимости разработки положений нормативного, методического и инженерного обеспечения, используемого при проектировании карьеров на обводненных месторождениях. Анализ имеющихся данных свидетельствует о том, что уровень расчетного обоснования, используемого при проектировании обводненных месторождений НСМ, остается низким. Кроме этого, в расчетной практике не получили должного нормативно-методического обеспечения ограничительные требования, устанавливаемые при разработке соответствующих разделов по ОВОС для проектируемых карьеров НСМ на водных объектах.

В третьей главе диссертации приводятся результаты экспериментальных исследований, проведенных автором в гидравлическом лотке с подвижным дном.

По данным экспериментов, выполненных в ГГИ, к настоящему времени наиболее детально изучены вопросы взаимодействия потока и русла в зоне влияния карьера, занимающего всю ширину русла. Вместе с тем, в реальных условиях выемки аллювия занимают обычно лишь часть ширины реки, а взаимодействие потока и подвижного дна в районе карьера имеет пространственный' характер. Поэтому физическая картина происходящих процессов представляется более сложной и не может быть охарактеризована в полной мере в одномерной постановке.

Для восполнения этих пробелов в рамках диссертационного исследования была проведена серия лабораторных экспериментов в гидравлическом лотке с подвижным дном. В работе изучались кинематическая структура потока и параметры транспорта наносов на участке размещения одиночного карьера, занимающего часть ширины модельного русла. Исследования проводились в большом гидравлическом лотке (2.0x50.0 м) на Главной экспериментальной базе Государственного гидрологического института. Выбор методики проведения экспериментов и режимов моделирования осуществлялся с учетом результатов, полученных ранее (Н.И.Зайцев, В.М.Католиков, А.Б.Клавен, Г.Г.Месерлянс).

В ходе проведения экспериментальных исследований, выполненных автором в широком гидравлическом лотке с подвижным дном, изучался процесс установления динамического равновесного состояния. Измерения характеристик турбулентного взвесенесущего потока и параметров транспорта наносов показывают, что взаимодействие потока и русла в данной системе реализуется согласованно на нескольких структурных уровнях с учетом имеющихся возможных степеней свободы. При этом процесс установления происходит в несколько стадий, а его интенсивность определяется граничными условиями, задаваемыми при моделировании.

На первой стадии в лотке формируется устойчивый грядовый рельеф. В ходе образования и развития гряд происходит сортировка частиц несвязного грунта на дне лотка, средняя глубина потока с ростом размеров гряд увеличивается, а скорость течения уменьшается. На заключительном этапе гряды приобретают трехмерную структуру и чешуйчатый

характер. Этому состоянию отвечает установление максимальных отметок свободной поверхности по длине лотка.

Неустойчивость прямолинейного руслового потока по отношению к длинноволновым возмущениям приводит к тому, что с течением времени в лотке зарождаются первые зачатки мезоформ. Они увеличиваются в размерах и развитие процесса на данной стадии завершается формированием ггобочневого русла с заходящими плесовыми лощинами. В ходе руслообра-зования потери энергии по длине перераспределяются между структурными элементами системы без изменения их суммарной величины.

На основе выполненных экспериментальных исследований уровенного режима, кинематической структуры потока и параметров транспорта наносов в работе дается описание физической картины занесения одиночного карьера, занимающего часть ширины гидравлического лотка. Это позволило получить новые данные, характеризующие развитие руслового процесса в зоне влияния выемки аллювия. Эксперименты проводились в два этапа.

В первом цикле исследовались русловые переформирования и изменения в кинематике потока в ходе занесения карьера, продольная ось которого совпадала с основным направлением течения при исходном двумерном грядовом дне. При таком размещении карьер, занимающий 35% ширины лотка, перехватывал около 60% величины твердого стока и заполнялся равномерно в результате перемещения верхового уступа (рис.1>.

29 28 27

ъ

см 20 15

ш

5

,до отработки карьера 3 час» 39 «асов 72.6 часа 99.4 часа 139.9 часа

_ 16.01.95

....... 23.01.56

_____26.01.95

____ 31.01.95

......... 2.02.56

_____9.02.56

121.2 «.) 46.9 чЛ 73.8 ч.) 96.5 ч.) 136.9 ч.)

( 1 ' \ [ «/V

ю и а (1 (4 15 (5 <? ш (9 го г( гг гъ 24 г5 26 27 Х.,м Рис.1. Совмещенные профили свободной поверхности и профили дна по оси выемки в процессе ее занесения

Последний трансформировался потоком и имел вид диффузора, угол раскрытия которого поддерживался в результате установления равновесия между транзитным и циркуляционным течениями . Водоворотная область в данном случае была развита слабо.

На участке входа в карьер имели место два максимума касательных напряжений. Первый из них обусловлен наличием отрывного течения в районе верхового уступа; второй, расположенный ниже по течению, связан с привлечением расхода воды в карьер со стороны боковых откосов. Низовой уступ в течение всего цикла занесения карьера оставался без изменения .

На участках, расположенных выше и ниже карьера, в процессе его заполнения наносами получили развитие фоновые деформации размыва (рис.2). Выше карьера размыв начинался в приосевой части потока. Ниже карьера процесс размыва происходил более интенсивно, причем область максимального размыва была приурочена к низовым граням карьера. Вытесняемый из карьера поток образовал здесь две серповидные вымоины, которые развивались практически до момента полного занесения карьера. Наиболее высокие отметки дна наблюдались в забровочных областях в районе верхового уступа. Вместе с верховым уступом они перемещались вниз по течению.

Эти данные иллюстрируют физическую картину и интенсивность трансформации дна и рельефа свободной поверхности в ходе занесения карьера. На заключительной стадии заполнения выемки максимальное понижение отметок свободной поверхности по данным измерений составило около 5 мм в районе низового откоса. На вышерасположенном участке образовалась кривая спада. Уклоны свободной поверхности здесь возросли в среднем на 20%. Ниже карьера значения уклона уменьшились по сравнению с бытовым состоянием в 1.7раза.

. Во втором цикле исследовался процесс занесения карьера, разработанного на побочне в модельном русле. В данном случае поверхностные струи потока пересекали выемку под некоторым углом со стороны левого бокового откоса и картина заполнения ее наносами выглядела иначе. В результате того, что наносы поступали в карьер со стороны верхового и бокового откосов, процесс заполнения происходил более интенсивно, чем в первом цикле исследований. При таком расположении карьер перехватывал около 90% величины

а)

5)

Рис. 2. Переформирования дна в лотке на участке размещения одиночного карьера в процессе его занесения, где:

а)рельеф дна на момент окончания разработки карьера;

б),в),г),д),е)-соответственно через 21.2, 46.9, 73.8, 96.5, 136.9 часов после его отработки

расхода наносов. Низовой и правый боковой откосы в данном случае были напорными и не претерпели изменений в ходе занесения карьера. Наиболее интенсивные деформации размыва произошли в районе верхней плесовой лощины(рис.3).

Полученные в результате проведенных исследований данные свидетельствуют о том, что разработка выемки в подвижном русле оказывает существенное влияние на гидравлические и морфометрические характеристики потока и русла в зоне ее влияния. При этом на участке размещения карьера происходит понижение отметок свободной поверхности и развиваются необратимые эрозионные процессы. К моменту полного занесения карьера восстановления бытовых значений отметок дна и уровней воды не происходит.

Четвертая глава диссертации посвящена вопросам совершенствования расчетного обоснования инженерных мероприятий на судоходных реках.

Надежность русловых прогнозов, выполняемых с использованием методов математического моделирования при проектировании инженерных мероприятий на реках, определяется с одной стороны правильностью оценки физической природы транспорта наносов в естественных русловых потоках, с другой - качеством применяемых численных моделей.

Анализ опубликованных данных, а также результаты выполненных автором натурных исследований и лабораторных экспериментов позволяют описать физическую картину процессов, происходящих в подвижном русле в результате инженерного вмешательства в естественный ход развития руслового процесса. Реакция потока на искусственные изменения русла при производстве дноуглубительных работ и добыче речного аллювия проявляется на разных структурных уровнях системы поток - подвижное русло, имеет пространственно-временной характер и зависит от степени воздействия на русло. Выполненные исследования показывают, что практически на всех судоходных реках, где производились карьерные разработки до настоящего времени, получили развитие необратимые процессы. Для того, чтобы предвидеть возможные масштабы изменения характеристик потока и русла в дальнейшем и с учетом этих изменений планировать хозяйственную деятельность на водных объектах, необходимо исследовать характер взаимосвязей, которые реализуются потоком с подвижным дном в качестве отклика на изменение граничных условий движения воды в реке. Основными из них являются

15То ' ' ' ' 20.0 ' ' ' ' 25.0

Рис. 3. Русловые переформирования на участке расположения карьера в процессе его занесения, где:

а) рельеф дна на момент окончания разработки карьера;

б), в), г), д), е) - соответственно через 2.0, 6.0, 12.0, 21.8, 34.1 часа после его разработки

характеристики сопротивления движению воды в русле и параметры транспорта наносов.

Гидравлическое сопротивление естественных русел составляет одну из крупнейших проблем динамики русловых потоков. Современный уровень, развития этой дисциплины требует рассматривать речной поток и подвижное русло как единую систему, взаимодействие в которой осуществляется по принципу обратной связи. При этом поток сам создает и регулирует шероховатость своего дна.

Проведенные исследования и анализ опубликованных данных по этой проблеме позволили получить следующие рекомендации .

При выполнении расчетов для недеформируемых русел в работе предлагается использовать расчетную формулу, имеющую структуру формулы А.П.Зегжды. Значение коэффициента пропорциональности (свободного члена) в этой, зависимости определяется подбором при тарировке модели по натурным данным. Величина репрезентативного диаметра вычисляется в соответствии с рекомендациями Дж.Рибберинка, разработанными для логарифмически нормального закона распределения крупности частиц речного аллювия. Зависимость доли зернистой составляющей коэффициента трения и величины полного сопротивления по длине устанавливается на основе эмпирической формулы Дж.Гриффитса.

Применительно к рекам с подвижным дном в работе получена новая расчетная формула коэффициента Шези

или

у,;

ш

л/е н/4

где Н. = Н^М

Она обоснована широкой выборкой данных натурных■наблюдений и согласуется с последними результатами в области динамики русловых потоков. Установление данной зависимости позволило получить механизм, описывающий процесс взаимодействия потока и подвижного русла.

Экспериментальные исследования процесса взаимодействия потока и русла на участке размещения выемки речного

аллювия показали, что характер и интенсивность русловых переформирований в зоне влияния карьера в значительной степени зависят от проявления эффекта сортировки частиц несвязного грунта и образования отмостки на дне реки. Для учета этих явлений в работе предлагается расчетная формула критического значения коэффициента подвижности несвязного материала, полученная на основе экспериментальных данных В.С.Кнороза, и система коэффициентов, позволяющих учитывать изменение устойчивости частиц на дне в зависимости от местных условий. В этой связи исследуется влияние элементов макрошероховатости реликтового происхождения, устойчивость разнозернистых по крупности частиц на плоском дне и подводном откосе выемки и формулируются условия образования отмостки на дне реки. Основу разработанного расчетного обоснования для оценки данных эффектов составили материалы экспериментальных исследований М.А.Михалева и И.В.Егиазарова, прошедшие к настоящему времени широкую апробацию на практике. Для моделирования переформирований дна в работе предлагается расчетная схема (рис.4), описывающая условия устойчивости частицы на дне в плановой постановке.

1

3Cs.Vs.3t»

X

и

Рис.4.Расчетная схема к оценке устойчивости частицы на подводном откосе выемки

В качестве модели транспорта наносов предлагается расчетная зависимость, имеющая структуру формулы Мейер-Петера и Мюллера. Модифицируя ее с учетом результатов исследований Дж.Гриффитса, Дж.Рибберинка, И.В.Егиазарова, В.С.Кнороза, М.А.Михалева и некоторых других авторов, проводивших исследования в данной области, можно записать

4*31 = Ар1(©1 - ^©си ■ К3)3/2 , ( 3 )

где д = . — - безразмерный расход наносов

¡я"*;"**3

1-ой фракции грунта; р^ процентное содержание 1-ой фракции грунта в смеси;

А - безразмерный эмпирический коэффициент. [I = —- = 1 - [ехр (-Ь©1"га)|(1 - ©с1/01) - относительная

доля "зернистой" составляющей потерь энергии по длине (Ь = 0.142,иг = 0.71) ;

©^ = -——-- - коэффициент подвижности 1-ой

(ра -

фракции грунта;

/

^ =

1д 19

1д 19

с1„

коэффициент корректировки, учитывающий "Ь1сИпд"-эффект;

*г

с1т - £ Рл.^ - средний диаметр смеси;

2

,/Ц. + 1.3

0с1 = 0.026А ——-1 - критическое значение коэф-

\0,± - 0.72>

фициента подвижности для 1-ой фракции грунта; | 2 '/

= (рд / V )/М1 - безразмерный диаметр частиц;

"Ьд2т ( 1дР ,

К3 = 1 — -— ■ 1 + -1 - коэффициент, учитываю] tg2ф0 I tg<p0,

щий изменение устойчивости частицы грунта на подводном откосе.

Ф0 - угол внутреннего трения грунта.

Данная зависимость позволяет рассчитать величину расхода наносов в естественных руслах, сложенных несвязными разнозернистыми грунтами. Вычисления по данной формуле допускается вести пофракционно. В этом случае величина полного расхода наносов определяется как сумма расходов отдельных фракций грунта. Такой подход дает возможность установить изменение гранулометрического состава на дне реки в процессе переформирований, включая случаи образования отмостки. Значение эмпирического коэффициента А необходимо определять расчетным путем при тарировке модели по натурным и экспериментальным данным.

Выполненные тестовые расчеты показывают работоспособность рекомендуемой модели в широком диапазоне изменения параметров потока и русла, что свидетельствует о возможности ее использования в расчетах при моделировании естественных переформирований русел рек и деформаций в зоне влияния инженерных мероприятий.

Некоторые задачи в речной гидравлике такие, как расчет отметок свободной поверхности и прогноз русловых переформирований на участке большого протяжения; расчет распределения расхода воды по рукавам; расчет прохождения волны паводка и др. с определенной степенью приближения могут быть решены в рамках одномерной модели потока. Такие модели, основанные на использовании различных модификаций разностных методов дискретизации уравнений движения, разрабатывались в разные годы в Институте гидродинамики СО АН СССР, Вычислительном центре АН СССР, Институте Арктики и Антарктики, ВНИИГе им.Б.Е.Веденеева и ряде других ведомственных и отраслевых институтов воднотранспортного профиля. Между тем, вопросы моделирования русловых переформирований в реках, особенно в условиях инженерного вмешательства в русловой процесс, во многом остаются открытыми и эта проблема требует своего дальнейшего развития.

В своей работе наряду с анализом отечественных разработок автор имел возможность познакомиться с математической моделью НЕС-6, разработанной в Американском корпу-

се военных инженеров и моделью ЗЕБ1С0иР, которая была разработана специалистами института гидравлических исследований (штат Айова) и гидравлической лабораторией Франции .

Для решения ряда практических задач, связанных с моделированием переформирований дна в условиях инженерного вмешательства, в работе дается описание алгоритма и программы расчета на (в одномерной постановке) , разработанных автором (совместно с Б.Н.Поповым) применительно к таким случаям.

Для моделирования переформирований дна на участках с неравномерным движением воды в работе используется система уравнений движения воды, неразрывности и деформаций в плановой постановке. Она замыкается на основе полученных расчетных зависимостей коэффициента Шези (1) или (2) и расхода наносов (3) и решается методом конечных элементов . Математическая модель, получившая развитие в настоящей работе, была разработана в ВЦ РАН (авторы В.В.Беликов, А.Н.Милитеев). Для дискретизации исходной системы уравнений на расчетной области в ней применяется неравномерная нерегулярная сеточная структура на основе треугольных конечных элементов, что является весьма эффективным при выполнении гидравлических расчетов характеристик движения воды и переформирований дна в естественных водотоках.

Оставаясь в рамках плановой задачи гидравлики необходимо учитывать, что в общем случае траектория движения частицы не совпадает с направлением средней на вертикали скорости течения. Наиболее сильно это проявляется на боковых откосах выемки. Поэтому, при составлении баланса наносов на элементе, расположенном на подводном откосе, в работе используется преобразованное к общему виду решение Фредсо и Энгелунда

Ла = агс^д

tgф ( V 3

-ь 1д( ац + агсЬд — - — л

(4)

_1дФо V 9 и 2

где обозначения соответствуют рис.4.

Гидравлические расчеты, выполненные на этой основе для широкого круга реальных объектов на реках Вычегде, Каме, Вятке, Б.С.Двине, Пуре, Дунае, Волге и др., показали удовлетворительную сходимость получаемых результатов с натурными данными. В качестве примера на рис.5 приводятся

Рис.5. Результаты гидравлических расчетов для участка р. Вычегды, где: а) общий вид конечноэлементной сетки; б) рельеф свободной поверхности; в) поле средних скоростей течения на участке

результаты вычислений для Усть-Вымского разветвленного узла р.Вычегды.

Пятая глава диссертации посвящена исследованиям устойчивости речных русел в условиях антропогенного воздействия на русловой процесс.

Естественный русловой поток с деформируемым дном является устойчивым, если статистические характеристики его основных гидравлических и морфометрических показателей остаются неизменными в течение определенного времени. Для достижения такого состояния система поток-русло pea-" лизует широкий спектр имеющихся в ее арсенале возможностей. Вторжение в естественный ход развития руслового процесса, вызванное проведением инженерных мероприятий на реках, приводит к нарушению устойчивости русла. В зависимости от степени и продолжительности воздействия происходящие вследствие этого изменения характеристик руслового потока могут получить внешние проявления.

Обеспечить устойчивость русла в случае инженерного вмешательства значит установить такую допустимую степень влияния на русловой процесс, при которой условия функционирования системы поток-русло останутся без заметного изменения, а реакция потока на искусственные мероприятия в русле реки не затронет определяющих факторов руслового процесса.

Результаты выполненных исследований, а также опубликованные данные других авторов, свидетельствуют о том, что в подавляющем большинстве случаев ответная реакция потока в результате вмешательства в естественный ход развития руслового процесса направлена в сторону восстановления устойчивости. При этом процесс восстановления, как правило, развивается по законам релаксации. В начальный момент времени изменения происходят интенсивно на низших структурных уровнях руслового потока и затрагивают участок ограниченного протяжения. Впоследствии интенсивность развития процесса снижается, однако изменения получают распространение по длине реки. С течением времени система поток - русло стабилизируется. При этом полного восстановления гидравлических и морфометрических характеристик не достигается. Это значит, что изменения в русле реки, происходящие вследствие антропогенного вмешательства, со временем будут проявляться на более высоких структурных уровнях и в той или иной мере, в зависимости от степени

воздействия, станут оказывать влияние на все элементы экосистемы.

В области механики сегодня широко известны и используются результаты исследований устойчивости движения, функционирования и восстановления механических систем (Ляпунов A.M., Кокс Д., Смит В., Меркин Д.Р. и др.). Вместе с тем применительно к проблеме моделирования русловых потоков пока не найдено строгого определения устойчивости. Отдельные исследования по вопросам оценки устойчивости подвижного дна (Дж.Кеннеди и др.) и устойчивости движения по отношению к малым возмущениям (К.В.Гришанин и др.) затрагивают частные случаи взаимодействия потока и деформируемого дна.

К.В.Гришанин условия статистической устойчивости руслового потока сформулировал в виде

U, < U < U2

dl«0 (5,

о 31

Я L

— J Ifdl « О

где U - средняя скорость течения;

U] и U2 - соответственно ее нижний и верхний пределы;

L - длина участка;

If - уклон трения.

Русловой поток регулирует условия движения воды и характеристики транспорта наносов, используя имеющиеся в его распоряжении степени свободы. К ним относятся такие возможности, как сортировка частиц грунта по крупности, включая образование отмостки на дне реки. Другая степень свободы заключается в способности руслового потока изменять параметры микроформ, а соответственно характеристики гидравлического сопротивления и транспорта наносов. Число степеней свободы, в пределах которых осуществляется регулирование характеристик протекания процесса в естественных условиях, может быть достаточно большим. Сюда можно отнести взаимодействие руслового и подруслового потоков, обмен между транзитными и руслоформирующими наносами, размыв берегов, сезонные деформации перекатов и др. Все это является внешними проявлениями реакции потока на ее-

тественные или искусственные изменения условий функционирования системы поток - русло.

Преобразования в структуре потока заключаются в перестройке поля скоростей по глубине и по ширине потока, изменении уклонов свободной поверхности и характеристик турбулентности. Причем все эти изменения явно или опосредованно связаны с параметрами донных волн и условиями транспорта наносов.

Для оценки эффектов взаимодействия потока и русла в настоящей работе предлагается система расчетных зависимостей, устанавливающих связь коэффициента Шези с глубиной потока и скоростью течения и модель для описания характеристик транспорта наносов.

Для обеспечения устойчивости в условиях антропогенного воздействия на русловой процесс комплекс критериев статистической устойчивости (5) должен быть дополнен, исходя из соображений достаточности. При этом нужно иметь в виду, что при определенной степени воздействия, пока действует условие скоростей, поток будет в состоянии реагировать на происходящие изменения. Однако система поток - русло в данном случае будет находиться в состоянии восстановления, отличном от исходного устойчивого состояния. Однородность гидрологического ряда при этом может быть нарушена.

Инженерные мероприятия на реках, связанные с извлечением аллювия из русловых карьеров, могут служить в качестве пусковых механизмов для развития необратимых эрозионных процессов. Понижение отметок дна вследствие эрозионного врезания русла приводит к снижению меженных уровней воды со всеми вытекающими отсюда неблагоприятными экологическими последствиями. Поэтому при проектировании инженерных водно - транспортных мероприятий на реках с целью обеспечения устойчивости русла условия (5) необходимо дополнить следующими выражениями

1

I

г Зчз 1 51

(6)

<31 « о

Первое выражение в (6) устанавливает необходимость сохранения уровней воды при проектировании инженерных мероприятий в русле реки; второе обусловлено необходимостью сохранить условия твердого стока на участке.

Таким образом, совместное выполнение (5) и (6) создает необходимые и достаточные условия для обеспечения статистической устойчивости речных русел при инженерном вмешательстве в естественный ход развития руслового процесса. На этой основе в работе даются рекомендации по обеспечению устойчивости русел судоходных рек при дноуглублении и разработке обводненных месторождений нерудных строительных материалов.

3 аключеяие

В диссертационной работе исследовался комплекс вопросов, связанных с оценкой взаимодействия потока и подвижного русла в зоне влияния инженерных воднотранспортных мероприятий. Анализ имеющихся данных свидетельствует о том, что до настоящего времени экспериментальных исследований по этой проблеме проводилось недостаточно. Несмотря на сокращение объемов транзитного дноуглубления и добычи НСМ предприятиями Департамента речного транспорта в последние годы, обусловленное снижением темпов строительного производства, настоящая проблема остается по-прежнему актуальной. Более того, в связи с совершенствованием природоохранного законодательства в стране, должны быть переработаны нормативные и методические основы для проектирования инженерных мероприятий на водных объектах.

Полученные в работе результаты дают объективное представление о состоянии исследуемой проблемы в целом и позволяют наметить пути ее решения с учетом требований охраны окружающей среды и интересов судоходства. Основные выводы по результатам диссертационного исследования заключаются в следующем.

1. На основе анализа действующего нормативно-методического обеспечения и условий проведения дноуглубительных работ на водных путях Российской Федерации разработаны рекомендации по совершенствованию соответствующих разделов транспортного законодательства в стране.

2. В результате проведения натурных наблюдений на реках исследовано влияние дноуглубительной прорези на кинематику потока и параметры транспорта наносов на участке ее размещения в однорукавных и разветвленных руслах. Дана оценка влияния дноуглубительных работ на уровенный режим

реки в рамках одной морфологической пары перекат-плесовая лощина и судоходного плеса в целом.

Разработаны и апробированы по натурным данным схематизированные модели, расчетное обоснование и методические основы для оценки гидравлически допустимых судоходных глубин на свободных реках.

3. В результате проведения натурных наблюдений на реках получена оценка влияния карьеров НСМ на гидрологический, русловой режимы и условия судоходства на реках. На основе анализа нормативно-методического обеспечения вопросов добычи НСМ и условий ее проведения на реках разработаны рекомендации по упорядочению данного вида хозяйственной деятельности на водных объектах.

4. На основе экспериментальных исследований в гидравлическом лотке с подвижным дном дается описание физической картины процесса установления динамического равновесного состояния, которое достигается на разных структурных уровнях системы поток-русло. Исследована кинематическая структура турбулентного взвесенесущего потока и параметры транспорта наносов при двумерном грядовом дне и в модельном русле с мезоформами.

5. Экспериментально исследованы уровенный режим, структура потока и характеристики транспорта наносов на участке размещения одиночного карьера, занимающего часть ширины гидравлического лотка, начиная с момента разработки карьера до полного занесения его наносами. Эксперименты проводились при исходном двумерном грядовом дне и в модельном русле с побочневым типом руслового процесса.

6. Исследованы факторы гидравлического сопротивления в реках с крупнозернистыми и песчаными донными отложениями и разработаны расчетные рекомендации для оценки потерь энергии по длине для случаев квазиравномерного движения воды и применительно к участкам выемок речного аллювия. Новые расчетные зависимости обоснованы экспериментальными и натурными данными и согласуются с последними результатами в области динамики русловых потоков.

7. Исследованы вопросы оценки устойчивости воздействию потока частиц неоднородного грунта на дне и разработана модель транспорта наносов в естественных руслах. Она позволяет описать процесс русловых переформирований в естественных условиях, а также в зоне влияния инженерных мероприятий.

8. Разработаны алгоритмы, программное обеспечение и зекомендации по численному моделированию русловых переформирований в реках в одномерной постановке. С использо-занием новых результатов по вопросам оценки гидравлических сопротивлений и моделирования транспорта наносов /совершенствована математическая модель движения воды и тереформирований дна в плановой постановке.

9. На основе сформулированных условий статистической устойчивости русел судоходных рек при дноуглублении и эазработке русловых карьеров в работе установлены ограничительные требования для оценки допустимой степени инже-iepHoro вмещательства в русловой процесс и разработаны эекомендации по обеспечению устойчивости русел при проведении данных видов хозяйственной деятельности на водных объектах.

10. Разработанные рекомендации и методики расчета 1роверены на основе натурных и экспериментальных данных и используются в практической деятельности при проектировавши инженерных мероприятий на судоходных реках. В работе цаются рекомендации по расширенному внедрению результатов ■хсследов аний.

Основные научные публикации по теме диссертации

1. Гидравлическое сопротивление подвижного русла при дазких уровнях воды // Изв. вузов. Строительство и архитектура. -1984. -N.5. -С.86-89.

2.Гидравлические сопротивления на участке двухру-савного разветвления р.Пур // Труды ЛИВТ. - 1986. -Z.122-131 (соавтор-А.В.Зернов).

3.Гидравлические расчеты русловых разветвлений // По-5ышение пропускной способности портовых и судоходных сооружений (Сб. Трудов ЛИВТа). - 1987. - С.174-183 (соавтор-^.Л.Земляной).

4. Обеспечение судоходных условий // Речной транс-юрт. -1987.- N9. - С.38-40 (соавторы-А. А. Зиненко, V. В.Зернов).

5. Влияние дноуглубительных работ и добычи ПГС на ру-:ловой режим реки Собь // резервы пропускной способности :удоходных и несущей способности портовых сооружений и зационализация методов ведения путевых работ в газонефте-^обывающих районах Сибири (Сб. научн. Трудов ЛИВТа). -.988.- С.90-97 (соавтор-А.В.Москаль).

6. Реакция речного потока на искусственные изменения его русла // Труды 5-го Всесоюз. гидрол. съезда. Русловые процессы и наносы. -1988. -Г.10,- С.362-373 (соавторы-К.В.Гришанин и др. ) .

7. Гидравлические сопротивления в подвижных руслах // Динамика и термика рек, водохранилищ и окраинных морей. -М. : Изд-во АН СССР, 1989. - Т.2.- С.87-89(соавторы-К.В.Гришанин, М.В.Журавлев ).

8. Потери энергии по длине в реках с подвижным дном // Совершенствование технической эксплуатации, проектирования и расчета гидротехнических сооружений и технологии путевых работ на реках (Сб.науч.Трудов ЛИВТа). - 1990. - С.107-117.

9. Гидрологический режим и судоходные условия на р.Вятке // Совершенствование проектирования, реконструкции и содержания воднотранспортных гидротехнических сооружений, организации и производства путевых работ (Сб.научн.Трудов ЛИВТа). - 1992.- С. 222-239.

10. Исследование влияния карьерных разработок на русловой режим разветвленного участка р.Вычегды. - Ижевск: Изд-во Удмуртского ун-та, 1992.- С.18-19.

11. Влияние добычи НСМ на русловой режим и судоходные условия на нижней Каме // Совершенствование проектирования, реконструкции содержания воднотранспортных гидротехнических сооружений, организации производства путевых работ (Сб.Трудов ЛИВТа). - 1992. -С.126-145.

12. Руководство по улучшению судоходных условий на свободных реках. - Спб.: ЛИВТ, 1992. - С.81-92,142-172.

13. Влияние добычи НСМ в районе г.Кирова на гидрологический режим р.Вятки. - Воронеж: Изд-во Воронежского Госагроуниверситета, 1993.- С.20-21.

14.Расчет течений и переформирований дна в реках методом конечных элементов. - Воронеж: Изд-во Воронежского Госагроуниверситета, 1993. -С.22-23(соавторы-В.В.Беликов, А.Н.Милитеев).

15.Исследование гидравлических и морфометрических характеристик потока и русла реки Вятки на участке карьерных разработок // Груды СПГУВКа.- 1994.- С.94-96.

16.Русловые переформирования в реках с крупнозернистыми донными отложениями (на примере верхнего Дуная) // Тезисы докладов IV конференции " Динамика и термика рек, водохранилищ, внутренних и окраинных морей". -М. : Изд-во ИБП, 1994,- Т.1. - С.222-224.

17.Влияние добычи НСМ на Соболековском месторождении р.Камы на гидрологический и русловой режимы реки. Брянск: Изд-во Брянского ГПИ, 1994 - С.25-26.

18.Русловые переформирования в нижнем, бьефе плотины Бад-Аббах на р.Дунай // Груды СПГУВКа.- 1994.- С. 96-98.

19.Моделирование характеристик движения воды и переформирований дна на участках с интенсивным дноуглублением и подводной добычей НСМ. - Брянск: Изд-во Брянского ГПИ, 1994. -С. 18-19 (соавгоры-В.В. Беликов, А. Н.Милитеев) .

20.Математическое моделирование характеристик движения воды и переформирований дна в естественных русловых потоках // Тезисы докл. конференции "Транском-94". Спб.: СПГУВК, 1994. - С. 130-131(соавтор-Б.Н.Попов) .

21.Гидротехническое строительство на верхнем Дунае и его влияние'на русловой режим реки // Управление в транспортных системах (Сб. научн. Трудов СПГУВКа). -1995. -С.119-131.

22.Экспериментальные исследования кинематической структуры потока и транспорта наносов на участке размещения одиночного руслового карьера // Тезисы докладов 10-го коорд. совещания по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов при МГУ. Изд-во Вологодского политехи. института, 1995. - С.34-35.

23.Численное моделирование движения воды и переформирований дна в естественных русловых потоках / / Методы и алгоритмы решения задач контроля и управления на транспорте (Сб. научных Трудов СПГУВКа). - 1995. - С.143-156. (соавтор-В.В.Беликов).

" 24.Моделирование русловых переформирований -в реках с крупнозернистыми донными отложениями / / Тезисы докладов 10-го коорд. совещ. по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов при МГУ. Изд-во Вологодского политехи, института, 1995.- С. 32-33.

25.Hydraulic resistance in natural channels with novable bed. // Proc. of the Int. Symp. East-West, North-South Enc. on the State-of-the-art in Riv.Eng.Methods and Design Philosophies, St.Petersburg. - 1994,- Vol.l.-P.81-91.