автореферат диссертации по транспорту, 05.22.17, диссертация на тему:Паромная и ледяная переправы через реку Лену как средство сопряжения водных путей бассейна с Амуро-Якутской железнодорожной магистралью

НОВОСИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

на правах рукописи

УХОВ ГЕННАДИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ПАРОМНАЯ И ЛЕДЯНАЯ ПЕРЕПРАВЫ ЧЕРЕЗ РЕКУ ЛЕНУ КАК СРЕДСТВО СОПРЯЖЕНИЯ ВОДНЫХ ПУТЕЙ БАССЕЙНА С АМУРО -- ЯКУТСКОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ МАГИСТРАЛЬЮ

Специальность 05.22.17 "Водные пути сообщения и гидрография"

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

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

Новосибирск, 1997

СОДЕРЖАНИЕ С.

Вв едение.............................................. 4

1. Транспортный комплекс Республики Саха (Якутия) и выход Амуро-Якутской железножорожной магистрали (АЯМ) на реку Лену____ 6

1.1. Политика Правительства Республики Саха по развитию транспорта в регионе............................................ 6

1.2. Перевалочный речной порт в поселке Нижний Вестях...... 13

1.3. Гидрологический режим и русловые процессы в зоне паромной и ледяной переправ АЯМ через реку Лену................... 25

2. Стабилизация судоходной трассы в зоне паромной и ледяной переправ через . реку Лену между портами Нижний Вестях и Якутск............................................................. 45

2.1. Прогноз русловых переформирований на перспективу...... 45

2.2. Обоснование правильности выбора трассы паромной

и ледяной переправ............................................. 52

2.3. Рекомендации по проведению мероприятий для стабилизации судоходной трассы..'......................................... 54

2.4. Берегоукрепительные работы, как средство стабилизации судоходных трасс в зоне паромной и ледяной переправ АЯМ через реку Лену....................................................... 6&

3. Анализ мирового опыта и научных исследований по оценке несущей способности ледяного покрова и проектированию ледяных переправ......................................., .,« , 88

3.1. Прочность льда при изгибе.....................Л .<■«••< • 88

3.2. Сопротивление ледяного покрова статическим и

динамическим нагрузкам............................... , ......... • 101

3.3. Нормирование скорости движения транспортных средств по ледяному полю............,....................................,____ ИЗ

3.4. Лабораторные и натурные экспериментальные исследования работы ледяных переправ......................................... 123

3.5. Приближенные методы расчета толщины льда на зимних переправах...................................................... 134

3.6. Способы повышения несущей способности ледового покрова

при недостаточной природной толщине льда........................ 141

3.7. Оценка рациональности устройства паромной переправы через реку Лену в ледовых условиях на основе отечественного и мирового опыта.................................................. 145

4. Перспективы эксплуатации ледяной переправы через реку Лену в порту Нижний Вестях...................................... 158

4.1. Ледовый режим на реке Лене в зоне г. Якутска и перевалочного порта Нижний Вестях..................................... 158

4.2. Эксплуатация и содержание ледяной переправы........... 174

Заключение........................................ 176

Л и т е р а т ур а........................................ 182

ВВЕДЕНИЕ

Диссертационная работа "Паромная и ледяная переправы через реку Лену как средство сопряжения водных путей бассейна с Аму-ро-Якутской железнодорожной магитралью" выполнена в Новосибирской государственной академии водного транспорта и Ленском государственном бассейновом управлении водных путей и судоходства. Тема диссертации рекомендована Министерством материальных ресурсов, торговли и транспорта Республики Саха (Якутии) совместно с Якутским филиалом Академии транспорта Российской Федерации и входит в целевую федеральную научную программу "Транспорт России".

Транспортная система Республики Саха на перспективу планируется на основе тесного взаимодействия и комплексного объединения традиционных водного., автомобильного и воздушного транспортов с новыми для региона круглогодовыми железнодорожными перевозками. Амуро-Якутская магистраль уже вышла на Алдан к Томмоту и продвигается к столице республики. Однако реален ее выход и на восточный берег реки Лены, где будет создан перевалочный порт Нижний Вестях, откуда грузы в Якутск будут доставляться по паромной и ледяной переправам, поскольку рассчитывать на строительство мостов можно лишь на очень отдаленную перспективу,когда настанет время для создания трансконтинентальных магистралей.

Поэтому и актуальна сложная народнохозяйственная проблема, решаемая в диссертационной работе - изучение гидрологических и геоморфологических условий функционирования паромной и ледяной переправ с разработкой мероприятий по обеспечению многолетней

стабильности их трасс с учетом развития русловых деформаций и так, чтобы не затруднять транзитное судоходство, а наоборот способствовать безопасности движения флота при минимальных затратах на содержание водного пути.

1. ТРАНСПОРТНЫЙ КОМПЛЕКС РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИИ) И ВЫХОД АМУРО - ЯКУТСКОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ МАГИСТРАЛИ (АЯМ) НА РЕКУ ЛЕНУ

1.1. Политика Правительства Республики Саха по развитию транспорта в регионе

Правительственная транспортная политика в Республике Саха ясно представлена в статье президента М.Е.Николаева "По новому фарватеру (к 100-летию Ленского речного пароходства: взгляд в прошлое и проблемы будущего)", опубликованной в^Независимой газете 16 матра 1994 года и в газете "Республика Саха" 24 марта 1994 года, а также в Постановлении Правительства Республики Саха "Об основных итогах 1993 года, направлениях развития экономики республики и социальной политики Правительства в 1994 году", опубликованного в газете "Республика Саха" 1 февраля 1994 года. Президент республики признает ведущую роль водного транспорта в завозе грузов в Якутию и в интервью "В XXI век нужно двигаться по наиболее перспективному пути", опубликованном в "Комсомольской правде" 14 декабря 1996 года, называя реку Лену гордостью Республики Саха и считая ее рубежом, на котором произошло и закрепилось взаимопонимание и сотрудничество русского, якутского и других народов севера России. На берегу Лены возник город Якутск - столица Республики Саха. С основания Якутска в 1632 году идет отсчет времени вхождения Якутии в состав Российского государства.

Река Лена никогда не была препятствием в судьбах народов,

наоборот, она и в далекие времена служила их сближению, интенсивному освоению необъятных просторов северо-востока России. В этом смысле Лена изначально имеет прогрессивное значение в развитии связей между народами и территориями.

Ленское объединенное речное пароходство сегодня - это крупнейший коллектив в республике и в системе Российского водного транспорта. Две тысячи судов пароходства одновременно могут принять 1,5 миллиона тонн груза. За навигацию пароходство перевозит сотни тысяч пассажиров.

Развитие речного транспорта на Лене всегда шло путем интеграции, опираясь на государственную поддержку. Поэтому пароходство стало объединенным, и не случайно Совет руководителей предприятий пароходства единодушно пришел к мнению работать сообща, подчинить интересы отдельных акционерных предприятий общим интересам, остановить тенденцию к разделению и этим самым стать твердой опорой транспортного обслуживания населения Республики Саха, севера Иркутской области и Хабаровского края.

Республика Саха (Якутия) до конца 70-х годов была одним из немногих регионов в составе бывшего СССР, который при огромнейшей территории, превосходящей размеры многих стран мира, не имел ни одного километра железных дорог, хотя, если сделать небольшой экскурс в историю, идея строительства межконтинентальной железной дороги Сибирь-Аляска, проходящей от Чукотки по территории Якутии с примыканием к только что построенному Транссибу, возникла еще в начале нынешнего века. В 1904 году французский предприниматель Лойк де Лобель обратился к Правительству России с предложением предоставить его синдикату на концессионных нача-

лах право на строительство этой магистрали. Почти одновременно американцы предложили на аналогичных условиях свой вариант, но все предложения были отклонены решением межведомственного совещания в 1905 году из-за колонизации Восточной Сибири иностранным капиталом, так как основным требованием предпринимателей была передача концессионным компаниям полосы отчуждения шириной 16 миль (25,7 км) с правом ее эксплуатации на 90 лет (т.е. территории, по площади больше такой страны, как Англия).

В 1906 году под напором предприимчивых американцев, поддержанных российскими сторонниками проекта магистрали, Совет Министров России во главе с его председателем графом С.Ю.Витте, принял положительное решение. Однако, ввиду сложной обстановки того времени - последствия неудачной войны с Японией, революционное движение, первая мировая война и последующие за ней события - идея осталась неосуществленной до наших дней, но ни в коем случае не потеряла актуальности как для транспортных систем Российской Федерации, так и для внешнеэкономических связей.

Значение железнодорожного транспорта, его ведущую роль в жизнеобеспечении Якутии и необходимость строительства железнодорожной магистрали доказывал в 30-е годы профессор П.В.Витген-бург. Он писал : "Главный тормоз надлежащего развития производительных сил Якутии и рациональной эксплуатации ее огромных сырьевых ресурсов - пути сообщения этой республики. Якутия в силу своего бездорожья обречена на застой и вывести эту мощную страну на путь развития народного хозяйства с широким использованием ее потенциальных возможностей может только соединение с рельсовыми путями центра Республики Саха - г. Якутска - через Алдан с Си-

бирской магистралью", и "... проведение железнодорожного пути в г.Якутск имеет не только экономическое обоснование, но и, несомненно, должно оказать самое глубокое влияние на подъем культуры и народного хозяйства...".

Конкретно вопрос о развитии железнодорожной сети Севера и Севера-Востока был рассмотрен в предвоенные годы (Постановление Совета Министров СССР N1719-686 С 1940 г.), а затем - сразу же после Великой Отечественной войны (Постановление Совета Министров СССР N 1187 - 386 С 1951 г., Постановление Совета Министров СССР N 2342 - 896 СС 1952 Г. ).

Якутская железнодорожная магистраль в то время предполагалась как однопутная паровозная линия пионерного типа по облегченным техническим условиям. Она должна была являться первой железнодорожной магистралью, связывающей районы Дальстроя, реку Лену (в среднем ее течении) и центральную промышленную часть Якутской АССР с существующей сетью железных дорог и в перспективе стать соединяющим звеном двух широтных магистралей Котлас-Салехард-Енисей-Якутск-Магадан и существующей Новосибирск-Чита-Владивосток.

В настоящее время в период экономических реформ и перехода на рыночные отношения со всеми их издержками и недостатками, в условиях резкого снижения государственных инвестиций в развитие народного хозяйства и регионов, разбалансированности материально-технического обеспечения и непрекращающегося роста цен на все товары и услуги, что повлекло за собой обострение ряда экономических и социальных проблем, неоправданные материальные и финансовые потери, общее сокращение перевозок по всем вйдам

транспорта и т.д., благополучие республики могут определять только такие факторы, как привлекательность внутреннего рынка, его конкурентоспособность, коммерческая выгода производителей и поставщиков, скорость оборота товаров и возврата финансовых средств. С их учетом для открытой экономики, которую строит республика, требуется обеспечение надежных транспортных связей.

В связи с указанными выше проблемами железнодорожный транспорт - Амуро-Якутекая железнодорожная магистраль (АЯМ) - приобретает значение важного звена в транспортном комплексе, так как во взаимодействии с БАМом и Траснссибом становится надежной опорной транспортной артерией круглогодичного действия и позволяет ускорить обращение товаров и снизить транспортные издержки, обеспечив круглогодичный ритмичный завоз продовольственных, промышленных товаров, нефтепродуктов, металла, метизов, машин, оборудования, кормов; стабилизирует вывоз продукции горнодобывающей промышленности.

На сегодня на Амуро-Якутской железнодорожной магистрали эксплуатируется постоянно действующий участок Тында-Нерюнгри (грузовая), участок временной эксплуатации Нерюнгри (грузовая) -- Алдан и строящийся далее участок до города Томмот.Продолжается проектирование участка Томмот-Якутск (рис.1.1).

Выбор за основу транспортных связей на перспективу по железнодорожному варианту обосновывается Республикой Саха следующими соображениями. Возможности водно-транспортного варианта по реке Лене ограничены не только сезонностью из-за длительного ледостава в суровых климатических условиях, но и исчерпанными возможностями увеличения глубин на верхнем участке от порта

- и -

железной дороги Беркакит

..ПЛОВ И Ы Е о т ни е н и я:

проектируемая железная дорога сущеспующая железная дорога Амуро-Якутская автодорога САЯМ) населенные пункты

Рис.1. 1

Осетрово (на БАМе) до Киренска (308 км), на котором достигнута предельная судоходная глубина 1,8 м, для поддержания которой требуется ежегодно порядка 20 млрд. руб. в современных ценах. При строительстве ГЭС выше Осетрово судоходные глубины можно увеличить до 2,5 - 2,7 м, но это потребует капитальных вложений в размере около 1,5 триллионов рублей и не позволит решить проблему сезонности перевозок.

Сторонники максимального ускорения завершения строительства АЯМ видят главное достоинство в круглогодичной работе железнодорожного транспорта и в меньшей зависимости его от погодных условий по сравнению с воздушным и автомобильным. С вводом в эксплуатацию АЯМ в республике уменьшится сезонное накопление запасов топлива, промышленных товаров и продовольствия, а, следовательно, снизится отвлечение трудовых, материальных, кредитных ресурсов и капитальных вложений в строительство складов и хранилищ. Продвижение железной дороги на север повышает надежность, гаран-тированность и экономическую эффективность внешних транспорт-но-экономических связей Республики Саха, в первую очередь с США, Японией и Китаем. С вводом в эксплуатацию железнодорожного узла Томмот на нем будут перерабатываться грузы для г. Якутска, центральных и северных районов Республики Саха. В 1998 году планируется вывезти от Томмота 20 тыс.т. нефтепродуктов в прибрежные районы по Алдану, Майе, Амге.

Изложенные взгляды Правительства Республики Саха на развитие транспортных связей заставляют внести существенные коррективы в планы реализации работы речного транспорта и заново пересмотреть систему сопряжения портов и пристаней с железнодорожны-

ми узлами и грузообразующими пунктами автомобильного транспорта с вытекающими из этого мероприятиями по осуществлению взаимодействия различных видов транспорта, в том числе по совершенствованию внутренних водных путей и транспортному освоению малых рек.

1.2. Перевалочный речной порт в поселке Нижний Вестях

Выход Амуро-Якутской магистрали от Томмота на Якутск не только существенно увеличит объем переработки грузов в Якутском речном порту, но и принципиально меняет его назначение, превращая последний из принимающего грузы с судов в, главным образом, перегружающий грузы с железной дороги на суда, отправляющиеся по Лене и ее притокам во все уголки региона, а также через северные моря на Колыму, Яну, Индигирку и другие заполярные реки.

Для решения новых задач Якутский речной порт будет коренным образом перестроен. Необходимые к моменту завершения строительства АЯМ причалы и коммуникации не могут быть размещены на существующей территории порта как вследствие недостаточности ее площади, так и, главным образом, потому, что железная дорога выйдет к правому берегу реки Лены в районе Нижнего Бестяха (рис. 1.2).

На правом берегу р.Лены необходимо будет разместить перевалочную базу - предпортовую железнодорожную станцию, грузовой район, причал нефтегрузов со складами ГСМ, причал автомобильной грузопассажирской переправы, автомобильный съезд к ледяной переправе.

Участок р.Лены в районе'Нижнего Бестяха

На левом берегу потребуется построить причалы автомобильной паромной переправы, базу оперативного хранения грузов,автомобильные съезды к паромной и ледяной переправам, причалы приема нефтепродуктов.

Рассматривается и вариант создания железнодорожных паромной и ледяной переправ с одновременным строительством железнодорожного узла на левом берегу р. Лены непосредственно у г.Якутска. При этом варианте для функционирования узла потребуется построить причалы для приема составов, перегрузочно-складские комплексы, локомативно-вагонное депо; оборудовать железнодорожные съезды к паромной и ледяной переправам. Задача эта технически решаемая, но вряд ли в ближайшие годы экономически рациональная. По-видимому, на ближайшую перспективу будет принят автомобильный вариант переправ, при котором п�