автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Предельное состояние основания и берегов малых водохранилищ в криолитозоне

На правах рукописи

Соболь Илья Станиславович

ПРЕДЕЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ОСНОВАНИЯ И БЕРЕГОВ МАЛЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ В КРИОЛИТОЗОНЕ

05.23.07 - Гидротехническое строительство

, АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

I

♦ кандидата технических наук

Нижний Новгород - 2003

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В НИЖЕГОРОПГУОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ АРХИТЕКТУРНО ■ СТРОИТЕЛЬНОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Горохов Евгений Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кавешников Николай Трофимович , кандидат технических наук, доцент Куликов Вячеслав Петрович

Ведущая организация

ОАО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева»

Защита диссертации состоится № 2003г. в часов

на заседании диссертационного совета Д 212.162.02 при Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 603950, Нижний Новгород, ул.Ипьинская, 65, корпус 5, аудитория 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета. «,

1

Автореферат разослан Ф Н~ОЯ1)рЯ 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Е.В. Колосов

\ 8ос>5~

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Территория Севера и Северо - Востока России, простирающаяся на 11 миллионов квадратных километров и составляющая 64% площади страны, подвержена влиянию сурового северного климата и занята вечной мерзлотой. На этой территории ведется гидротехническое строительство в целях энергетики, водоснабжения, мелиорации. Построены и строятся множество малых водохранилищ различных типов. При проектировании водохранилищ должны выполняться изыскания и исследования, направленные на обоснование проектных решений и обеспечение безаварийной эксплуатации. Однако для малых водохранилищ это зачастую не делается. В практике эксплуатации достаточно примеров нарушения нормальной работы таких объектов. Актуальным является поиск методов расчетной оценки взаимодействия малых водохранилищ с природной средой, в частности, прогноза предельного состояния основания и берегов водохранилища.

Работа выполнялась в традиционном для ННГАСУ научном направлении по северной гидротехнике в составе МНТП «Архитектура и строительство» по теме 8.1.4.2 «Разработка новых технических решений сооружений гидроузлов, возводимых по мерзлому варианту в условиях северной строительно-климатической зоны», № Гос.рег. 01940005038, 1997; МНТП, финансируемой из § 53 федерального бюджета по теме 1.4.95 «Математические и инженерные модели взаимодействия водохранилища с основанием и берегами в условиях вечной мерзлоты», № Гос.рег. 01930006577, 1997, теме 1.7.98Ф «Взаимодействие гидроузлов и водохранилищ с основанием и берегами в условиях северной строительно-климатической зоны», № Гос.рег. 01980002759, 1998-1999, теме 1.07.00Ф «Разработка методов прогноза и регулирования взаимодействия сооружений гидроузлов и водохранилищ с основанием и берегами», № Гос.рег. 01200008458, 20

договорных НИР практической направленности.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы поставлено исследование предельного состояния чаши (основания и берегов) малого водохранилища в области вечной мерзлоты для обоснования инженерных мероприятий при его проектировании и эксплуатации.

В связи с целью сформулированы задачи работы.

1. Разработать и усовершенствовать методы и алгоритмы расчетов:

- предельного температурного состояния чаши водохранилища;

- предельного переформирования берегов водохранилища;

- фильтрации воды через сквозной талик предельных размеров под водохранилищем.

2. Осуществить программную реализацию разработанных методов для выполнения расчетов на ЭВМ.

3. Провести расчетные исследования предельного состояния для малых водоемов криолитозоны с выявлением характерных закономерностей, присущих этому состоянию.

4. Предложить технические мероприятия по регулированию предельного состояния чаши малого водохранилища в вечномерзлых грунтах.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. В развитии теории прогноза предельного состояния основания и берегов малых водохранилищ в криолитозоне:

- усовершенствована методика численно - аналитического расчета предельного температурного состояния чаши водохранилища - для пространственных условий с учетом отепляющего влияния близлежащих водоемов и предельной осадки оттаявшего в чаше грунта;

- предложена инженерная модель и методика расчета предельного переформирования мерзлого берега водохранилища - для двумерных условий с последующей оценкой предельных плановых размеров водохранилища;

- разработан алгоритм численного расчета установившейся фильтрации воды через сквозной талик предельных размеров под водохранилищем - для

пространственных условий с определением фильтрационных потерь воды по площади талика.

Составлены программы для выполнения расчетов на ЭВМ.

2. Путем расчетных исследований предельного состояния чаши нескольких малых водоемов криолитозоны выявлены общие характеристики этого состояния в части размеров и формы талика под водохранилищем, профилей переформирования берегов и размеров переформирования чаши, потерь воды при фильтрации через сквозной талик из водохранилища.

3. В составе инженерных мероприятий по регулированию предельного состояния предложено формирование малых водоемов с мерзлой чашей и креплением откосов ячеистыми полиэтиленовыми панелями с дисперсными заполнителями.

Достоверность результатов исследований подтверждена сопоставлением с полученными в работе экспериментальными данными и опубликованными натурными данными по конкретным объектам.

Практическое значение. Исследования предельного состояния чаши малого водохранилища позволяют:

- предусмотреть необходимые меры по обеспечению эксплуатационной надежности объекта;

- оценить требуемую площадь отчуждения земель под водохранилище;

- выяснить необходимость и назначить мероприятия по защите берегов водохранилища от разрушения;

- установить изменение отдачи водохранилища по воде и решить другие практически полезные задачи при проектировании и эксплуатации гидроузла.

В процессе работы выполнены расчетные исследования для проектировавшихся на севере водохранилищ - на р.Ханмей, на р.Вача, на руч. Кудулах. Программы расчета предельного температурного состояния «ТАЫК» и предельного переформирования берегов «ВЕИЮ» переданы в ОАО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева». Элементы работы использованы в учебном процессе

ННГАСУ при выполнении выпускных квалификационных работ и дипломных проектов по специальности «Гидротехническое строительство».

На защиту выносятся методики и программы расчетов, результаты расчетных исследований предельного состояния чаши малых водохранилищ в условиях вечной мерзлоты.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях «Строительный комплекс» - Н.Новгород: ННГАСУ, 1996, 1997, 1998гг. и «Архитектура и строительство» -Н.Новгород: ННГАСУ, 2000г.; научно-методическом семинаре «Инженерно-геологическое изучение термокарстовых процессов и методы управления ими при строительстве и эксплуатации сооружений» - С.-Петербург: ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, 1998 г.; международном симпозиуме «Геокриологические проблемы строительства на востоке России и севере Китая» - Чита: ИМ СО РАН, 1998 г.; научно-практических конференциях «Гидротехническое строительство, водное хозяйство и мелиорация земель на современном этапе» -Пенза: МАНЭБ, 1999 г. и «Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов» - Пенза: МАНЭБ, 2000г.; семинаре «Проскуряков-ские чтения» - С.-Петербург: ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, 2001 г.; международном симпозиуме «Инженерное мерзлотоведение» - Якутск: ИМ СО РАН, 2002 г.; международном конгрессе «Великие реки - 2003» - Н.Новгород: Нижегородская ярмарка, 2003 г.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 12 печатных трудах.

Объем работы - 220 страниц, включая аннотацию, введение, 5 глав с 88 рисунками и 23 таблицами, общие выводы, список литературы из 139 наименований и 2 приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определены актуальность темы, научная и практическая значимость диссертационных исследований.

В главе 1 характеризуются исследования, необходимые для обоснования проектных решений малых водохранилищ в криолитозоне.

По известной классификации рассматриваются долинные, наливные, озерные, небольшие и малые, неглубокие и мелководные водохранилища. Приведены показатели таких водохранилищ, в т.ч. рассмотренных в данной работе.

В понятии «предельного состояния» чаши водохранилища основными составляющими выделены: предельное температурное состояние чаши; предельное переформирование берегов; фильтрация воды в талике предельных размеров под водохранилищем (рис.1).

Первоначальный профиль берега Профиль предельного переформирования берега

Зона постоянно талого грунта (сквозной талик предельных размеров)

~ "т(~ Предельная

тепловая осадка основания

Фильтрация из водохранилища через талик предельных размеров

...Г^ Граница раздела талого и мерзлого "■■"."•. '•'..' грунта в предельном (стационарном) .• г '' 4 температурном состоянии

Рис.1. Иллюстрация предельного состояния чаши водохранилища

Для исследования и прогноза предельного состояния избран путь математического моделирования.

Проанализированы труды по моделированию температурного режима, фильтрации, переформирования берегов применительно к гидроузлам и во-

дохранилищам в области вечной мерзлоты отечественных и зарубежных ученых - Арэ Ф.Э., Балобаева В.Т., Битюрина А.К., Богословского ILA., Brown V.G., Вдовина Ю.И., Глаговского В.Б., Гоголева Е.С., Гольдина A.JL, Горохова E.H., Григоряна С.С., Гуревича В.М., Гутмана С.Г., Ермолаева А.И., Жиленкова В.Н., Кавешникова Н.Т., Каменского P.M., Красса М.С., Криво-ноговой Н.Ф., Кроника Я.А., Кузнецова Г.И., Куликова В.П., Lachenbrach А.Н., Меламеда В.Г., Минкина М.А., Нуллера Б.М., Порхаева Г.В., Разгово-ровой E.JL, Редозубова Д.В., Рассказова JI.H., Слепцова Д.Н., Соболя C.B., Томирдиаро C.B., Февралева A.B., Фельдмана Г.М., Финарова Д.П., Цыбина A.M., Чжана Р.В., Шасткевича Ю.Г., Щербачева В.И., Янченко A.B. и др.

Отмечено, что расчетные исследования предельного состояния чаши малого водохранилища могут быть проведены известными методами. Вместе с этим:

- аналитические расчеты выполняются по упрощенным схемам и не всегда дают соответствующую картину рассматриваемого явления;

- численные методы трудоемки сами по себе, но особенно при проведении итерационных расчетов на долгосрочный период с целью получения предельного состояния для пространственных условий;

- недостаточность и неточность исходной информации является основной причиной погрешности теоретических прогнозов;

- имеется широкое поле деятельности для уточнения физической картины, совершенствования решений, выявления количественных характеристик рассматриваемого явления с учетом специфики объекта исследования.

Представляется целесообразным для исследования предельного состояния чаши малых водохранилищ в криолитозоне разработать по возможности простые и предполагающие небольшое количество исходной информации методики расчета. Такое направление исследований избрано в данной работе. На рис.2 отображена структура реализованных исследований.

Предельное состояние чаши водохранилища

Состав исследований

Предельное температурное состояние чаши водохранилища Предельное переформирование берегов водохранилища Фильтрация в талике предельных размеров под водохранилищем

1 1 1

| Методики исследований

1 1 }

Методика численно-аналитического расчета предельного (стационарного) температурного состояние чаши водохранилища для пространственных условий с учетом влияния близлежащих водоемов Инженерная модель и методика расчета предельного переформирования мерзлого берега водохранилища в двумерных условиях Алгоритм численного расчета установившейся фильтрации в пространственных условиях через сквозной талик из водохранилища под толщу вечномерзлого грунта

Корректировка

температурного поля по величине предельной тепловой осадки основания водохранилища

-1-

Программа для ЭВМ ТАЫК

Расчет скорости деградации мерзлоты в основании водохранилища с учетом тепловой осадки в одномерных условиях по программе ТЕРМОКАРСТ

Программа для ЭВМ ВЕКЕО

Расчетная

оценка предельных размеров чаши водохранилища

Расчет времени предельного переформирования берега по одномерным аналитическим зависимостям

Программа для ЭВМ ТА1ЛКII

Опытные исследования фильтрации на трехмерной физической модели

Расчетное исследование температурно-фильтрационного режима

в талике в двумерных условиях по аналитическим зависимостям

1 1 1 1 I

Количественный анализ температурных полей и размеров теплового влияния водохранилища Количественный анализ предельного переформирования берегов и увеличения размеров чаши водохранилища Количественный анализ фильтрационного процесса и потерь воды из водохранилища

Объекты исследований

Водохранилище-копань на р.Ханмей

Озеро Сырдах

— Водохранилище на р.Вача

Озеро Сырдах

Безграничный водоем

Водохранилище на ручье Кудулах

Озеро Сырдах

Водохранилище-копань на р.Ханмей

| Предложения по регулированию предельного состояния

Крепление откосов полиэтиленовыми панелями с дисперсными заполнителями

Возможности регулирования

Создание малых водоемов с мерзлой чашей

Рис.2. Состав исследований предельного состояния чаши малого водохранилища в области вечной мерзлоты, реализованный в диссертации

дх

В главе 2 исследуется предельное температурное состояние чаши водохранилища.

Сформулирована задача теплообмена для расчета предельного температурного состояния чаши в пространственных условиях с учетом теплового влияния близлежащих водоемов. Рассматривается предельное температурное состояние для среднемноголетних условий, т.е. стационарное температурное состояние, при кондуктивной передаче тепла.

Процесс подчиняется уравнению

где 5 - температура в градусах; х, у, г- прямоугольные декартовы координаты; Л - коэффициент теплопроводности.

Для массива однородного грунта, когда коэффициент теплопроводности зависит только от температуры Л = /(&), уравнение (1) записывается в относительной шкале температур и:

э2и д2и д2и л

—7+—7+—Т-0, (2)

дх2 Эу2 дх 4 '

а связь между температурами V и 9 определяется выражением (Богословский П.А., 1970)

в /»в

и - / ¡Л(3)<13, (3)

\ I

где Эв - температура подводной поверхности грунта и $н - температура поверхности грунта, соприкасающейся с воздухом.

Постановкой задачи рельеф не учитывается, водоемы очерчиваются среднемноголетними урезами на поверхности полупространства 2 = 0 (ось г направлена отвесно вниз); подводным и сухим частям поверхности присваиваются среднемноголетние значения температуры |9ви 9Н (IIв и {/„, причем обычно ин =0, 0<ив<1); условием дЭ/ск -С9 задается температурное поле недр земли, где - геотермический градиент.

Составлена методика численно-аналитического расчета.

Методикой используется аналитическое решение уравнения (2), определяющее значение температуры V в точке на глубине г под вершиной 0 кругового сектора (Я,а), выделенного на поверхности г = 0 полупространства г >0, когда внутри сектора и =1,3. вне его и =0:

Решение (4) впервые опубликовано Ф.Бирчем (1950), затем применялось для расчета стационарных температурных полей в нашей стране.

Основными составляющими алгоритма являются:

- задание граничных условий, при этом урезы водоемов оконтуриваются точками (х^у^;

- формирование массива точек л:о¡,уогк, в которых требуется определить температуру;

- вычисление долей влияния 1/с (4), нахождение относительной температуры в заданных точках для каждого из водоемов в отдельности и суперпозиция для определения ее с учетом влияния всех водоемов:

где и- количество координатных точек на контуре водохранилища; ККУ -количество водоемов;

- добавление к и¡^ составляющей температурного поля недр земли по

зависимости £/ = и ^ к + Сц • г;

- перевод результирующей относительной температуры и в шкалу градусов Э (3).

Предусматривается также корректировка стационарного температурного поля под влиянием предельной тепловой осадки 5 ложа водохранилища, учитываемой выражением ( Цытович Н.А., 1973) 5 = где 5 - относительная осадка льдонасыщенного грунта, глубина его оттаивания.

(4)

Оконтуривание водохранилища ведется по среднемноголетнему урезу воды, занявшему свое место в результате предельного переформирования берегов (глава 3).

Написана программа TALIK по составленной методике на языке Visual Basic 5.0, обладающая возможностью вывода расчетных температурных полей в табличном или графическом виде путем отображения их в изотермах на заданных сечениях.

Для оценки скорости деградации мерзлоты в основании водохранилища применена программа ТЕРМОКАРСТ расчета оттаивания с учетом тепловой осадки дна и подвижки нижней границы мерзлоты в одномерных условиях, разработанная в ННГАСУ.

Выполнены расчетные исследования для водохранилища-копани на р.Ханмей в системе водоснабжения г.Лабытнанги, термокарстового озера Сырдах в районе гЛкутска, водохранилища на руч.Кудулах в системе водоснабжения нефтедобычи на Среднеботуобинском месторождении.

На оз.Сырдах имеется наблюдательная геотермическая скважина Института мерзлотоведения СО РАН. Проведено сопоставление опубликованных натурных и полученных расчетных данных о современном состоянии озерной котловины. Наглядно показано совмещение результатов. Выяснилось, что озеру сейчас около 3000 лет, температурное состояние его чаши близко к предельному, хотя последнее еще не достигнуто.

В качестве иллюстрации здесь даются извлечения из материалов исследований по одному из вариантов водохранилища на р.Ханмей (рис.3). Его глубина 16 м, объем 1,86-10 6м 3 , среднемноголетняя температура воздуха -6,4°С, воды 1,72еС, мощность вечной мерзлоты 40м с градиентом 0/)56град/ м, основание - супеси и пылеватые пески. Расчеты показывают, что под водохранилищем в предельном температурном состоянии будет существовать сквозной талик, образующийся примерно за 100 лет эксплуатации. Предельная осадка дна составит около 1м, что даст приращение объема водохранилища на 4,1%.

б) Стационарное температурное поле в сечении 1-1 с учетом осадки

в) Стационарное температурное поле в сечении плоскостью г=30м с учетом осадки Рис.3. Водохранилшце-копань на р.Ханмей

Проведен анализ стационарных температурных полей под малыми водоемами криолитозоны. Прояснилось следующее: талик под водохранилищем в осредненных природных условиях становится сквозным при отношении ширины водохранилища к мощности вечномерзлой толщи b / > 0,6; плановое очертание талика практически совпадает со среднемноголетним урезом водохранилища; влияние предельной осадки оттаявшего основания на общую конфигурацию температурного поля несущественно; период деградации мерзлоты в основании варьируется в широких пределах - от 100 до 3000 и более лет.

В главе 3 исследуется предельное переформирование берегов водохранилища.

Дано описание процесса. Естественные берега водохранилищ в области вечной мерзлоты разделяются по группам на скальные, нейтральные, аккумулятивные, термоабразионные, термокарстовые, термоденудационные (Фи-наров Д.П., 1982; Ермолаев А.И., 1984). Малые водохранилища размещаются чаще всего в долинах рек, сложенных мерзлыми дисперсными породами. Волнение обычно несущественно. Берега отступают вследствие оттаивания и осадки многолетнемерзлых льдистых пород. Продукты разрушения берега растекаются по дну или откладываются с очень малым уклоном в прибрежной полосе (Арэ Ф.Э., 1985). В работе рассматриваются термокарстовые стабилизирующиеся берега малых водохранилищ.

Предложена инженерная модель, решающая двухразмерную задачу поиска предельного переформирования мерзлого берега водохранилища с приближенным изображением его профиля (рис.1). При этом использовались соответствующие известные разработки (Кондратьев Н.Е., 1960; Гоголев Е.С., 1989) с описанием процедур математическими зависимостями для расчетов на ЭВМ.

Для расчета требуются следующие исходные данные: координаты береговой линии x6,z6 и поверхности непросадочного грунта xCK,zCK \ положение

верхней ze и нижней zH границ размывающего действия волн; аппликата уровня водохранилища z'yg, определяющего положение границы раздела талого и мерзлого грунта на береговом склоне в предельном температурном состоянии (ось z на расчетной схеме направлена вертикально вверх); свойства грунтов берега - льдистость а, пористость и, относительная осадка S, коэффициент аккумуляции Ка; уклоны элементов профиля берега в конечной стадии переформирования - надводного уступа, береговой отмели 1отм, подводного склона отмели В диссертации обобщены рекомендации по назначению требуемых исходных данных. Порядок решения задачи следующий:

- на исходном профиле берега строится поверхность дна xd,zdnpn условии предельного протаивания и осадки грунтов. Аппликата z() определяется выражением zd = z6 - (z^ -zCK)■ S или по результатам расчета предельного

температурного состояния;

- в естественный профиль берега вписывается профиль устойчивой отмели в пределах размывающего действия волн между ze и zH. Поверхность

отмели на разрезе берега представляется прямой линией ( х-хн)- 10тм =-(z-zH), надводный уступ вертикален по линии х = хв, подводный склон отмели пересекается с дном водоема в точке

хпс = к ~2д(хн)]/1Пс+хн; Zd(x„);

- на поверхности отмели определяется положение границы раздела талого и мерзлого грунтов хш =(l/lотм)(z„-z'ye) + xH; z'^;

- проверяется выполнение баланса объемов разрушенного Wp и аккумулированного Wa в отмели грунта берега (Арэ Ф.Э., 1985; Гоголев Е.С., 1989):

Wa=[l-(m-n)]-Ka-Wp при (D>n,vumWa = Ka-Wp при т£п, (6) определяемых выражениями

WP = £г (?б(х)-гв№+^(хмг +*e)\ze ~z'ye\ (7)

Wa = Sx^ (z'ye ~zd(x))dx~~ ■ (x„-Хмг)-(z'ye -ZH)+~ ■ (z„ -Zd(X„))-{x„c -X„).(8)

Критерием завершения процесса итераций употреблен элементарный объем грунта.

Выполняя расчеты для характерных сечений, можно составить прогноз предельного переформирования берегов по периметру водохранилища.

Для ориентировочной оценки времени предельного переформирования берега применены известные решения оттаивания грунта на береговом уступе при граничных условиях I и III рода.

Составлена программа BEREG на языке Delphi 5.0, обладающая возможностью графического вывода результатов в виде сечений берега в состоянии предельного переформирования.

Проведены расчетные исследования предельного переформирования берегов оз. Сырдах и водохранилища на р.Вача в Иркутской области, предназначенного для водоснабжения ГОК.

По оз.Сырдах имеется зафиксированный нивелированием профиль берега под отмершим береговым уступом, приближающийся к профилю предельного переформирования (Арэ Ф.Э., 1985). Сделано сопоставление расчетных данных с натурными, служащее некоторым подтверждением приемлемости разработанной методики расчета.

Водохранилище на р.Вача (рис.4) размещается в районе со среднемного-летней температурой воздуха -5,5°Си мощностью вечной мерзлоты 100 м. Площадь водохранилища при НПУ 1,7 -l(f и2, объем 9,9-Ю6 м3, длина береговой линии 7,6 км, берега на всем протяжении подвержены тепловому разрушению. По величинам расчетного отступания берега в характерных сечениях (L=72,l - 146,5 м) на плане нанесены урезы водохранилища при НПУ в состоянии предельного берегопереформирования. Это состояние береговые склоны получают через 72-112 лет.

Сделан анализ предельного переформирования берегов, изменения размеров чаши, влияния на отдачу малых водохранилищ по воде. Так, по водохранилищу на р.Вача прогноз дает увеличение площади зеркала при НПУ

против проектной на 31%, полного объема на 61%, увеличение водопотреб-3 3

ления с проектных 0,3м /с до 0,61м /с. Названные показатели остаются практически без увеличения только у водохранилищ с искусственными берегами; пример - копань на р.Ханмей (рис.3).

урез НПУ в состоянии предельного берегопереформирования а) План долины и водохранилища

ъ, м

Естественный профиль берега 690

680---

670

Число итераций = 17 \Уа = 136,22 м куб. Wp= 172,01 м куб. хв = 47,869 м хн= 110,37 м

хмг= 60,392 м Ь = 72,131 м Поверхность дна после предельного протаивания и осадки г'ув

б) Сечение N1 левого берега в состоянии предельного переформирования Рис.4. Водохранилище на р.Вача

В главе 4 исследуется фильтрация воды в сквозном талике предельных размеров под водохранилищем.

Описаны условия фильтрации. Сплошная толща вечномерзлых пород является в целом водоупорной. Под водохранилищем в предельном температурном состоянии имеется сквозной талик. Характерна фильтрация из водохранилища через талик под толщу мерзлого грунта, когда отгуда имеется сток. Следуя за уровнем водохранилища, фильтрация может быть установившейся и неустановившейся. В общем случае она напорная и имеет пространственный характер. Такая фильтрация исследуется в настоящей работе.

Рассмотрена задача о температурном режиме талика, служащего путем фильтрации воды и конвективного теплопереноса в двумерной постановке.

Записано аналитическое решение в координатах сетки фильтрации для стационарной температуры «9 в талой фильтрующей зоне и решение для подвижки границы мерзлоты при обтекании ее фильтрационным потоком, рассчитываемой методом смены стационарных состояний. Расчетами показано, что в сквозных таликах под водоемами криолитозоны критерий Пекле, являющийся мерой конвективной составляющей теплопереноса, не превышает значения Ре- ЛН -к/ак <50-150; фильтрационный процесс в талике предельных размеров под водохранилищем можно рассматривать вне связи с тепловым процессом из-за несущественного их взаимовлияния. Это положение реализовано далее в фильтрационных исследованиях.

Разработан алгоритм численного расчета установившейся напорной пространственной фильтрации из водохранилища через сквозной талик под толщу мерзлого грунта и далее в сточный водоем или водоток.

Исследуемая фильтрация описана уравнениями

где h- пьезометрический напор; Vx,Vy,Vz- проекции вектора скорости фильт-

рации на координатные оси, показанные на рис.5.

Граничные условия задаются функциями А: на дне водохранилища h=H, _на дне сточного водоема h=0; на границах мерзлоты и границах фильтрующей зоны dh/dl = 0, где / - нормаль к названным границам. Фильтрационный расход из водохранилища выражается зависимостью

Q-ffFVy^dF, (11)

где F- площадь сквозного талика.

Для численной аппроксимации уравнений (9, 10) применен метод конечных разностей на нерегулярной объемной разностной сетке. Решение системы сеточных уравнений для А и Vx,Vy,Vz осуществляется методом ускоренных итераций Либмана (Горохов Е.Н., 2000). Расчет завершается вычислением фильтрационного расхода по зависимости (11), представленной численно.

Написана программа TALIKII на языке Visual Basic 5.0 с графическим выводом значений А и V = +Vy +VZ на заданных сечениях и табличным

выводом Q, позволяющая провести расчет как подземного стока, так и притока к водоему.

Проведено опытное исследование фильтрации на модели, в которой мерзлая толща имитирована бетонной плитой размерами 3x2,6x0,16м, покоящейся на водонасыщенном песчаном основании, с отверстием 0,8x0,8м, изображающим талик. Серией опытов идентифицирована физическая картина рассматриваемой фильтрации и показана хорошая сходимость результатов по А и б с численным расчетом.

Выполнены расчетные исследования фильтрации для оз.Сырдах, безграничного модельного водоема и водохранилшца-копани на р.Ханмей. По программе TALIK II восстановлена картина пространственного подземного стока из оз.Сырдах под вечномерзлой толщей в р.Лену. Сток по расче-6 3 1

там составляет 1,8-10 м /год (43% от объема озера), близок к наблюденному (Тишин М.И., 1980), компенсируется осадками и поверхностным притоком.

Для основания модельного водоема в условиях одномерной неустановившейся фильтрации изучено распределение пьезометрического напора А во времени / и по глубине у при мгновенном повышении и синусоидальном колебании уровня воды в реальном диапазоне коэффициентов пьезопроводно-

2 2 сти различных грунтов ап - 25 - 0,0025м /с. Так, при ап=25 м/с (песок)

фильтрация до глубины 100 м устанавливается практически мгновенно вслед за подъемом уровня воды, а при ап - 0025 м /с (глина) на это требуется 1000 часов. Получены количественные данные, позволяющие оценить необходимость учета нестационарности процесса в практических расчетах.

На рис.5 приведены результаты одного из вариантов расчета установившейся фильтрации из водохранилища-копани в излучине р.Ханмей (глава 2) под мерзлую толщу и в подрусловой талик при уровне в копани 65,00 ив реке 60,80. Картина фильтрации сугубо пространственная. Фильтрационный поток из копани распространяется в подмерзлотной толще по всем направлениям, но тяготеет к талику под р.Ханмей. Потери воды составляют (2=412,7м /сутки.

Прослежено влияние фильтрации в сквозном талике на водный баланс малых водохранилищ. В случае с водохранилищем-копанью на р.Ханмей, например, фильтрационные потери за У11-Х1 месяцы составляют 0,05-106 м (2,7% полного объема водохранилища), а в зимний период компенсируются подпиткой из подруслового талика, так что существенного влияния на водный баланс не оказывают.

В главе 5 рассматриваются возможности регулирования предельного состояния чаши водохранилища.

Дана характеристика мероприятий, апробированных проектной и производственной практикой и пригодных к применению для малых водохранилищ криолитозоны. Среди них: устройство копаней, дамбы обвалования, мерзлотные завесы, искусственные отмели, крепления искусственных откосов, противофилырационные экраны.

(I) -талик под водохранилищем

8-талик под р.Ханмей -границы мерзлоты

а) Поле пьезометрического напора и скоростей фильтрации в горизонтальном сечении 1-1

б) Поле пьезометрического напора и скоростей фильтрации в вертикальном сечении 2-2

Рис.5. Водохранилище-копань на р.Ханмей

Обоснован способ создания малого водохранилища с мерзлой чашей. Исходя из потребностей в воде и топографических условий, плановые размеры водоема следует назначать такими, чтобы под ним мог существовать только несквозной талик; при необходимости размеры чаши ограничивать мерзлыми грунтовыми дамбами; напорный фронт образовывать мерзлой плотиной. С исключением фильтрации из чаши существенно повышается надежность водохранилища в эксплуатации.

Предложено в условиях криолитозоны применить крепление искусственных берегов малого водоема ячеистыми полиэтиленовыми панелями с дисперсными заполнителями на фильтре из геотекстиля по подготовке из не-пучинистого грунта. Приведено расчетное обоснование восприятия ледовых нагрузок и устойчивости крепления на откосах. Показано применение крепления на примерах водохранилищ на р.Ханмей и на руч.Кудулах, где оно рассмотрено в вариантах проектных решений.

В приложениях помещены документы о практическом использовании результатов исследований и программы для ЭВМ на компакт-диске.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. При проектировании малого водохранилища в криолитозоне необходимо выполнить прогноз его взаимодействия с природной средой на долгосрочный период эксплуатации. Для разработки прогноза в диссертации представлены методы, алгоритмы и программы расчетов на ЭВМ предельного состояния основания и берегов водохранилища.

2. Усовершенствована методика численно-аналитического расчета предельного (стационарного) температурного состояния чаши водохранилища — для пространственных условий с учетом отепляющего влияния близлежащих водоемов и предельной осадки оттаявшего в чаше грунта. Составлена программа для ЭВМ ТА1Ж.

3. Проведены расчеты предельного температурного состояния чаши существующих и проектировавшихся водоемов с привлечением опубликованных данных натурных наблюдений. Результаты свидетельствуют о следующем: под малым водохранилищем при отношении его ширины к мощности вечномерзлой толщи Ыгмг>0,6 образуется сквозной талик; очертания талика в плане совпадают со среднемноголетним урезом воды; период наступления предельного температурного состояния варьируется от 100 до 3000 лет.

4. Предложена инженерная модель и методика расчета предельного переформирования мерзлого берега - для двумерных условий с определением плановых размеров водохранилища в предельном состоянии. Составлена программа для ЭВМ ВЕШЮ.

5. Выполнены расчетные исследования предельного переформирования берегов, анализ изменения размеров чаши естественных и искусственных водоемов с использованием опубликованных натурных данных. Показано, что величина берегопереформирования на малых водохранилищах достигает десятков и сотен метров за срок до 100 и более лет; прогнозы дают увеличение площади зеркала на 30%, полного объема на 60% против проектных; в результате увеличения объема может быть существенно (до 200%) увеличена отдача водохранилища по воде. Приведенные показатели остаются неизменными только у водохранилищ с искусственными берегами.

6. В области сплошной вечной мерзлоты основные потери воды из водохранилища происходят вследствие напорной фильтрации через сквозной талик под толщу мерзлого грунта, если оттуда имеется сток. Решением темпе-ратурно-фильтрационного режима в талике предельных размеров с учетом конвективного теплопереноса показано, что фильтрационный процесс здесь можно рассматривать вне связи с тепловым процессом из-за несущественного их взаимовлияния. Это положение реализовано в фильтрационных исследованиях.

7. Разработан алгоритм численного расчета установившейся фильтрации из водохранилища через сквозной талик предельных размеров под толщу мерзлого грунта и оттуда в сточный водоем - для пространственных условий с определением фильтрационных потерь по площади талика. Составлена программа для ЭВМ ТА1ЛКII.

8. Проведены расчетные и опытные исследования установившейся и неустановившейся (из-за колебаний уровня водохранилища) фильтрации в таликах под водоемами криолитозоны. Получены количественные данные о распространении пьезометрического напора в основании по времени и глу-

бине, позволяющие оценить необходимость в учете нестационарности процесса. Годовые фильтрационные потери воды составляют от 3,7 до 34,4% полного объема; последняя величина может оказывать существенное влияние на водный баланс малого водохранилища.

9. Рассмотрены инженерные мероприятия по регулированию предельного состояния чаши малого водохранилища, обоснован способ создания водоема с мерзлой чашей и конструкция крепления его искусственных берегов ячеистыми полиэтиленовыми панелями с дисперсными заполнителями.

10. Результаты диссертационной работы доведены до практического применения, апробированы и могут быть использованы при исследовании, проектировании, эксплуатации малых водохранилищ в криолитозоне.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Соболь, И. С. Крепление грунтовых откосов ячеистыми панелями ГЕОВЕБ с дисперсными заполнителями / В. Н. Грандилевский, А. П. Буйный, И. С. Соболь // Строит, комплекс: Тез. докл. науч. - техн. конф. / Ниже-гор. архитектур. - строит, ун-т. - Н. Новгород, 1996. - Ч. 5. - С. 60.

2. Соболь, И. С. Фильтрация в основании наливного водохранилища в условиях вечной мерзлоты / И. С. Соболь // Строит, комплекс: Тез. докл. науч. - техн. конф. / Нижегор. архитектур. - строит, ун-т. - Н. Новгород, 1997. -Ч. 5. - С. 82 - 83.

3. Соболь, И. С. Прогноз термокарста в ложе водохранилища / А. К. Би-тюрин, И. С. Соболь, С. В. Соболь // Инженер. - геолог, изучение термокарстов. процессов и методы упр. ими при стр - ве и эксплуатации сооружений : Материалы IV науч. - метод, семинара / ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. - СПб., 1998. -С. 76- 80.

4. Соболь, И. С. Исследование на физической модели фильтрации в сквозном талике под водохранилищем / С. В. Соболь, И. С. Соболь: Тр. аспи-

рантов ННГАСУ / Нижегор. архитектур. - строит, ун-т.- Н. Новгород, 1998. -Сб.З.-С. 102-107.

5. Соболь, И. С. Расчет предельного температурного состояния чаши во-дохранилища-копани в условиях вечной мерзлоты / И. С. Соболь // Строит, комплекс: Тез. докл. науч. - техн. конф. / Нижегор. архитектур. - строит, ун-т. - Н.Новгород, 1998. - Ч. 6. - С. 57 - 58.

6. Sobol, I. S. Earth reservoirs used for public water supply in permafrost regions / S. V. Sobol, A. K. Bityrin, I. S. Sobol // Geocryological problems of construction in eastern Russia and Northern China: Proceedings of International Simposium, Chita, 23 - 25 September 1998. - Yakutsk, 1998. - Vol. 2. - P. 164 -167.

7. Соболь, И. С. Предельное температурное состояние основания водо-хранилища-копани на р.Ханмей у г.Лабытнанги / И. С. Соболь // Гидротехн. стр-во, вод. хоз-во и мелиорация земель на соврем, этапе: Тез. докл. между-нар. науч. - практ. конф. / МАНЭБ. - Пенза, 1999. - С. 18 -19.

8. Соболь, И. С. Графическая интерпретация стационарных температурных полей в основании водоемов криолитозоны / В. И. Логинов, И. С. Соболь // Проблемы стр-ва, инженер, обеспечения и экологии городов: Сб. материалов II междунар. науч. - техн. конф. / МАНЭБ. - Пенза, 2000. - С. 103 -106.

9. Соболь, И. С. Результаты расчета стационарного пространственного температурного поля под озером Сырдах в Центральной Якутии / И. С. Соболь // Архитектура и стр-во: Тез. докл. науч. - техн. конф. / Нижегор. архитектур. - строит, ун-т. - Н.Новгород, 2000. - Ч. 6. - С. 78.

10. Соболь, И. С. Программа расчета и графической интерпретации пространственных стационарных температурных полей в основании водоемов криолитозоны / И. С. Соболь // Проблемы гидрофизики при проектировании, стр-ве и эксплуатации объектов энергетики: Сб. материалов Проскуряков, чтений / ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. - СПб., 2001. - С. 53 - 55.

11. Соболь, И. С. Инженерная модель предельного переформирования берегов малых водохранилищ в криолитозоне / И. С. Соболь // Сб. тр. аспирантов и магистрантов. Техн. науки / Нижегор. архитектур. - строит, ун-

рантов и магистрантов. Техн. науки / Нижегор. архитектур. - строит, ун-т. -Н. Новгород, 2002. - С. 84 - 87.

12. Sobol, I. S. Propositions of Aixing of Soil Slopes in Permanent Frozen Soils / A. N. Yezhkov, I. S. Sobol // Permafrost Engineering: Proceedings of the Fifth International Symposium on Permafrost Engineering, 2-4 September 2002, Yakutsk, Russia. - Yakutsk, 2002. - Vol. 2. - P. 181 -184.

Подписано в печать /С.ОЗг. .формат 60x90 Vie • Бумага газетная. Печать трафаретная. Объем 1 печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № Ж .

Отпечатано в полиграфическом центре Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета, 603, Н.Новгород, Ильинская, 65.

( goq5"

«18005

список основных обозначен™.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛЯ ОБОСНОВАНИЯ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ МАЛЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ В КРИОЛИТОЗОНЕ

1.1. Типы и классификация водохранилищ.

1.2. Состав исследований по обоснованию проекта водохранилища.

1.3. Состояние вопроса и избранное направление исследований

2. ПРЕДЕЛЬНОЕ ТЕМПЕРАТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ ЧАШИ ВОДОХРАНИЛИЩА.

2.1. Описание теплообмена в грунте чаши водохранилища.

2.2. Методика расчета предельного температурного состояния чаши водохранилища.

2.3. Программа для ЭВМ.

2.4. Оценка скорости деградации мерзлоты.

2.5. Расчетные исследования предельного температурного состояния.

2.5.1. Водохранилище - копань на реке Ханмей.

2.5.2. Озеро Сырдах.

2.5.3. Водохранилище на ручье Кудулах.

2.6. Анализ температурных полей.

3. ПРЕДЕЛЬНОЕ ПЕРЕФОРМИРОВАНИЕ БЕРЕГОВ ВОДОХРАНИЛИЩА.

3.1. Описание предельного переформирования берега.

3.2. Методика расчета предельного переформирования берега

3.3. Программа для ЭВМ.

3.4. Оценка времени предельного переформирования берега

3.5. Расчетные исследования предельного переформирования берегов.

3.5.1. Водохранилище на реке Вача.

3.5.2. Озеро Сырдах.

3.6. Предельные размеры чаши водохранилища.

4. ФИЛЬТРАЦИЯ В СКВОЗНОМ ТАЛИКЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ПОД ВОДОХРАНИЛИЩЕМ.

4.1. Описание условий фильтрации.

4.2. Температурный режим фильтрующего сквозного талика

4.3. Методика расчета установившейся фильтрации через сквозной талик из водохранилища.

4.4. Программа для ЭВМ.

4.5. Расчетные и опытные исследования фильтрации.

4.5.1. Озеро Сырдах.

4.5.2. Опытная модель.

4.5.3. Безграничный водоем.

4.5.4 Водохранилище - копань на реке Ханмей.

4.6. Влияние фильтрации в сквозном талике на водный баланс водохранилища.

5. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧАШИ ВОДОХРАНИЛИЩА.

5.1. Возможности регулирования.

5.2. Крепление искусственных берегов ячеистыми полиэтиленовыми панелями с дисперсными заполнителями.

5.3 Создание малых водоемов с мерзлой чашей.

Территория Севера и Северо - Востока России, простирающаяся на 11 миллионов квадратных километров и составляющая 64% площади страны, подвержена влиянию сурового северного климата и занята вечной мерзлотой. На этой территории сосредоточены большие природные ресурсы. Ведется гидротехническое строительство в целях энергетики, водоснабжения, мелиорации. Построены и строятся множество малых водохранилищ различных типов. При проектировании водохранилищ должны выполняться изыскания и исследования, направленные на обоснование проектных решений и обеспечение безаварийной эксплуатации [Инструкция., 1983]. Однако, для малых водохранилищ это зачастую не делается. В практике эксплуатации достаточно примеров нарушения нормальной работы таких объектов. Актуальным является поиск несложных методов расчетной оценки взаимодействия малых водохранилищ с природной средой, в частности, прогноза предельного состояния основания и берегов водохранилища.

Диссертационная работа выполнялась в традиционном для ННГАСУ научном направлении по северной гидротехнике в составе МНТП «Архитектура и строительство» по теме 8.1.4.2 - Разработка новых технических решений сооружений гидроузлов, возводимых по мерзлому варианту в условиях северной строительно-климатической зоны, №Гос.рег. 01940005038, 1997; МНТП, финансируемой из § 53 федерального бюджета по теме 1.4.95 - Математические и инженерные модели взаимодействия водохранилища с основанием и берегами в условиях вечной мерзлоты, №Гос.рег. 01930006577, 1997; теме 1.7.98Ф - Взаимодействие гидроузлов и водохранилищ с основанием и берегами в условиях северной строительно-климатической зоны, №Гос.рег. 01980002759, 1998-1999; теме 1.07.00Ф - Разработка методов прогноза и регулирования взаимодействия сооружений гидроузлов и водохранилищ с основанием и берегами, №Гос.рег. 01200008458, 2000-2001, а также в составе договорных НИР практической направленности.

Целью работы было поставлено исследование предельного состояния чаши (основания и берегов) малого водохранилища в области вечной мерзлоты для обоснования инженерных мероприятий при его проектировании и эксплуатации.

В понятии «предельного состояния» (глава 1) основными составляющими выделены: предельное температурное состояние чаши, предельное переформирование берегов, фильтрация воды в сквозном талике предельных размеров под водохранилищем. В связи с этим были сформулированы задачи работы.

1. Разработать и усовершенствовать методы и алгоритмы расчетов:

- предельного температурного состояния чаши водохранилища;

- предельного переформирования берегов водохранилища;

- фильтрации воды через сквозной талик предельных размеров под водохранилищем.

2. Осуществить программную реализацию разработанных методов и алгоритмов для выполнения расчетов на ЭВМ.

3. Провести расчетные исследования предельного состояния для малых водоемов криолитозоны с выявлением характерных закономерностей, присущих этому состоянию.

4. Предложить технические мероприятия по регулированию предельного состояния чаши малого водохранилища в вечномерзлых грунтах.

По сравнению с предшествующими исследованиями в данной области в работе достигнута определенная научная новизна.

1. В развитие теории прогноза предельного состояния основания и берегов малых водохранилищ в криолитозоне:

- усовершенствована методика численно - аналитического расчета предельного (стационарного) температурного состояния чаши водохранилища для пространственных условий с учетом отепляющего влияния близлежащих водоемов и предельной осадки оттаявшего в чаше грунта (глава 2);

- предложена инженерная модель и методика расчета предельного переформирования мерзлого берега водохранилища - для двумерных условий с последующей оценкой предельных плановых размеров водохранилища (глава 3);

- разработан алгоритм численного расчета установившейся фильтрации воды через сквозной талик предельных размеров под водохранилищем - для пространственных условий с определением фильтрационных потерь по площади талика (глава 4).

Составлены программы для выполнения расчетов на ЭВМ.

2. Путем расчетных исследований предельного состояния чаши нескольких малых водоемов криолитозоны выявлены общие характеристики, присущие этому состоянию в части размеров и формы талика под водохранилищем, профилей переформирования берегов и размеров переформирования чаши, потерь воды при фильтрации через сквозной талик из водохранилища.

3. В составе инженерных мероприятий по регулированию предельного состояния предложено формирование малых водоемов с мерзлой чашей и креплением искусственных откосов ячеистыми полиэтиленовыми панелями с дисперсными заполнителями (глава 5).

Достоверность результатов проведенных исследований подтверждена сопоставлением с опубликованными натурными данными по конкретным объектам.

На защиту выносятся методики и программы расчетов, результаты расчетных исследований предельного состояния чаши малых водохранилищ в вечномерзлых грунтах.

Результаты работы докладывались на научно - технических конференциях «Строительный комплекс» - Н.Новгород: ННГАСУ, 1996, 1997, 1998гг. и «Архитектура и строительство» - Н.Новгород: ННГАСУ, 2000г.; научно методическом семинаре «Инженерно - геологическое изучение термокарстовых процессов и методы управления ими при строительстве и эксплуатации сооружений» - С.-Петербург: ВНИИГ, 1998г.; международном симпозиуме «Геокриологические проблемы строительства на востоке России и севере Китая». - Чита: ИМ СО РАН, 1998г.; научно - практических конференциях «Гидротехническое строительство, водное хозяйство и мелиорация земель на современном этапе» - Пенза: МАНЭБ, 1999г. и «Проблемы строительства, инженерного обеспечения и экологии городов» - Пенза: МАНЭБ, 2000г.; семинаре «Проскуряковские чтения» - С.-Петербург: ВНИИГ, 2001г.; международном симпозиуме «Инженерное мерзлотоведение» - Якутск: ИМ СО РАН, 2002г., международном конгрессе «Великие реки - 2003» - Н.Новгород: Нижегородская ярмарка, 2003г.

Программы расчета предельного температурного состояния «TALIK» и предельного переформирования берегов «BEREG» переданы в АО «ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева».

Проведенная апробация позволяет применять результаты исследований при обосновании проектов и мероприятий по эксплуатации малых водохранилищ в криолитозоне.

Автор выражает благодарность к.т.н. доценту А.К. Битюрину и д.т.н. профессору C.B. Соболю, привлекшим его к научной работе со студенческих лет, к.т.н. доценту E.H. Горохову уделившему стимулирующее внимание диссертанту при научном руководстве работой, к.т.н. доценту В.И. Логинову и к.т.н. Н.Д. Бурланкову, оказавшим помощь в вопросах численного моделирования, к.г-м.н. Н.Ф. Кривоноговой и д.т.н. профессору Ю.И. Вдовину, способствовавшим практическому применению результатов.

5. Результаты работы апробированы на объектах водного хозяйства, что дает основание рекомендовать их к применению при проектировании и эксплуатации малых водохранилищ в криолитозоне.

- 197

1. Арэ, Ф.Э. Водохранилища в условиях вечной мерзлоты / Ф.Э.Арэ // Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещ. по динамике берегов водохранилищ, их охране и рацион, использованию. Вступ. докл. Черкассы, 1979. - Кн. 6.-С. 69-82.

2. Арэ, Ф.Э. О современном высыхании озер Центральной Якутии / Ф.Э.Арэ // Вопросы географии Якутии. Якутск, 1969. - Вып. 5.- С.78 - 87.

3. Арэ, Ф.Э. Основы прогноза термоабразии берегов / Ф.Э.Арэ.-Новосибирск: Наука, 1985.- 176 с.

4. Балобаев, В.Т. Расчет конфигурации таликовых зон и стационарного температурного поля горных пород под водоемами произвольной формы / В.Т.Балобаев, Ю.Г.Шасткевич // Озера криолитозоны Сибири. — Новосибирск, 1974.-С. 116-127.

5. Бирч, Ф. Тепловой поток в прибрежной зоне /Ф.Бирч // Бюл. амер. геолог. об-ва.- Колорадо, 1950.- Т. 61.- С. 567-630.- (Birch, F. Flow of heat in the Front Range / F.Brich // Geological Society America Bulletin. Colorado, 1950. -V.61.-P. 567-630).

6. Битюрин, A.K. К расчету неустановившейся напорной фильтрации воды в основании бассейна, огражденного водонепроницаемыми перемычками / А.К.Битюрин, С.В.Соболь, В.Н.Жиленков // Изв. ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева.- Л., 1988.- Т. 209.- С. 18-20.

7. Битюрин, А.К. Численное моделирование термокарста / А.К.Битюрин,

8. С.В.Соболь // Изв. вузов. Энергетика.-1991. № 12. - С. 80-84.

9. Битюрин, А.К. Методическое обеспечение инженерных расчетов тем-пературно-фильтрационного режима гидроузлов в условиях вечной мерзлоты на ЭВМ / А.К.Битюрин, С.В.Соболь // Гидротехн. стр-во.- 1993.- № 11.-С. 22 24.

10. Битюрин, А.К. Изменение температурного поля долин водотоков после создания водохранилищ в условиях криолитозоны / А.К.Битюрин, С.В.Соболь, А.В.Февралев // Колыма.- 1993.- № 7. С. 15 - 19.

11. Битюрин, А.К. Программное обеспечение инженерных расчетов взаимодействия гидроузлов с природной средой в условиях севера / А.К.Битюрин, С.В.Соболь // Колыма.-1994. № 6. - С. 26 - 28.

12. Битюрин, А.К. Прогноз и регулирование тепловых и механических процессов в основании и берегах водохранилищ криолитозоны / А.К.Битюрин, С.В.Соболь, А.В.Февралев // Колыма. 1998. - № 1 - С. 28 - 31.

13. Биянов, Г.Ф. Плотины на вечной мерзлоте / Г.Ф.Биянов. М.: Энерго-атомиздат, 1983. - 176 с.

14. Богословский, П.А. Расчет многолетних изменений температуры земляных плотин, основанных на толще мерзлых грунтов / П.А.Богословский // Тр. / гаСИ им. В.П.Чкалова. Горький, 1957. - Вып. 27. - С. 123-178.

15. Богословский, П.А. О строительстве земляных плотин в районах распространения многолетнемерзлых грунтов / П.А.Богословский // Тр. / ГИСИ им. В.П.Чкалова.- Горький, 1958. Вып. 29. - С. 3-94.

16. Богословский, П.А. Об аналитическом расчете пространственного стационарного температурного состояния плотины / П.А.Богословский // Сб. тр. по гидротехнике и гидростр-ву. М, 1970. - С. 24-30.

17. Богословский, П.А. Прогноз размеров талика под водохранилищем / П.А.Богословский, С.В.Соболь // Гидротехн. стр-во в р-нах веч. мерзлоты и сурового климата : Материалы конф. и совещ. по гидротехнике. JL, 1979. -С. 31-35.

18. Бойцов, М.Н. Об эволюции котловин термокарстовых озер / М.Н.Бойцов // Антропоген. период в Арктике и Субарктике. — М., 1965. С. 327-340.

19. Босиков, Н.П. Динамика береговой линии аласных водохранилищ центральной Якутии / Н.П.Босиков // Тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. совещ. по динамике берегов водохранилищ, их охране и рацион, использованию / ЦНИИКИВР. Черкассы, 1979. - Кн. 3. - С. 31-34.

20. Бурланков, Д.Е. Основы программирования в Дельфи: Метод, указ. / Д.Е.Бурланков. Н.Новгород: Изд-во ННГУ, 1998. - 34 с.

21. Бучко, H.A. Сопоставление сезоннодействующих охлаждающих устройств различных типов для средненапорных плотин / Н.А.Бучко, И.К.Лебедкина, В.А.Турчина//Инженер.мерзлотоведение в гидротехн. стр-ве:

22. Материалы конф. и совещ. по гидротехнике. — JI., 1984. — С. 82-87.

23. Бэр, Я. Физико — матеметические основы фильтрации воды / Я.Бэр, Д.Заславски, С. Ирмей. — М.: Мир, 1971. 452 с.

24. Васильев, Ю.С. Экологические аспекты гидроэнергетики / Ю.С.Васильев, Н.И.Хрисанов. Л.: Изд-во ЛГУ, 1984. - 248 с.

25. Вдовин, Ю.И. Водоснабжение на Севере / Ю.И.Вдовин. Л.: Стройиз-дат, 1988.- 165 с.

26. Внеплощадочные сооружения и сети г.Лабытнанги // ТЭ0.747-0-гр. Гидротехн. сооружения / Ленингр. Водоканалпроект.- Л., 1992.

27. Водопользование и национальная безопасность. Организационно -экономический механизм рационального водопользования / Ред. И.К.Комаров . М.: Альманах «Вымпел», 1997. - № 4. — 300с.

28. Водоснабжение центрального пункта сбора нефти ЦЦН ОАО «Якут-газпром» // Гидроузел на р. Кудулах / ОАО «Якутгазпром»; Отд. проект, работ.- Б. м., 2000.

29. Водохранилища и их воздействие на окружающую среду / Под ред. Г.В. Воропаева, А.Б.Авакяна. М.: Наука, 1986. - 368 с.

30. Гоголев, Е.С. Расчет температурного состояния земляных фильтрующих плотин / Е.С.Гоголев // Изв. вузов. Стр-во и архитектура.- 1970. № 5. -С. 128-135.

31. Гоголев, Е.С. Расчет таяния крутых берегов водохранилищ, сложенных многолетнемерзлыми грунтами / Е.С.Гоголев // Изв. вузов. Стр-во и архитектура, 1975.-№ 1.-С. 104-107.

32. Гоголев, Е.С. Защита территорий от затопления льдогрунтовыми дамбами в районах распространения многолетнемерзлых пород / Е.С.Гоголев // Гидроэнерг. стр-во.- 1986. № 5. С. 50-51.

33. Гоголев, Е.С. Влияние мерзлого состояния грунтов на разрушение берегов водохранилищ криолитозоны / Е.С.Гоголев // Натур, и лаб. исслед. гидротехн. сооружений: Сб. науч. тр. М., 1987. — С. 102-108.

34. Гоголев, Е.С. Прогноз предельного развития береговой зоны водохранилищ в районах распространения сильнольдистых грунтов / Е.С.Гоголев // Инженер, мерзлотоведение в гидротехнике: Материалы конф. и совещ. по гидротехнике. Л., 1989. - С. 187-190.

35. Гоголев, Е.С., Прогнозы переформирования берегов водохранилищ в районах простирания вечной мерзлоты / Е.С.Гоголев // Изв. вузов. Стр-во.-1997.-№8.-С. 33-36.

36. Гоголев, Е.С. Прогноз развития крупного термокарстового озера в Центральной Якутии / Е.С.Гоголев, М.И.Тишин // Берега водохранилищ: Тез. докл. к 5-му совещ. по изучению берегов сибир. водохранилищ. Иркутск, 1980.-С. 102-103.

37. Гоголев, Е.С. Разрушение пологих берегов и увеличение объема водохранилищ, расположенных в районах Крайнего Севера / Е.С.Гоголев, А.Н.Красавин // Энерг. стр-во.- 1984. № 11. - С. 42-45.

38. Гоголев, Е.С. Исследование теплоотдачи при колебательном движении воды у ледяной поверхности / Е.С.Гоголев, А.Н.Красавин // Изв. СО АН СССР. Сер. Техн. науки.- 1985. № 10. - Вып. 2. - С. 14 -16.

39. Гоголев, Е.С. Расчет оттаивания вечномерзлого грунта ложа водохранилища с учетом осадки / Е.С.Гоголев, С.В.Соболь // Изв. вузов. чЭнергетика.-1986. -№ 5 -С. 102-104.

40. Гоголев, Е.С. Учет осадки в расчете оттаивания водой вечномерзлого грунта / Е.С.Гоголев, С.В.Соболь // Гидротехн. стр-во в р-нах Крайнего Севера: Материалы конф. и совещ. по гидротехнике. Л., 1987. - С. 101-103.

41. Горохов, E.H. Математическое моделирование температурно-влажностного режима плотин из каменной наброски/ E.H. Горохов // Труды XII россиско-польского семинара, г.Москва г.Н. Новгород, 3.07.2003г. -Warzawa, 2003 - С.271 -278.

42. Горохов, E.H. Оценка влияния водохранилища Вилюйской ГЭС — 3 на р.Вилюй на температурное состояние береговых примыканий гидроузла/ E.H. Горохов, В.И. Логинов // Материалы международного конгресса «Великие реки-2001». Н.Новгород, 2001.- С.178-179.

43. Горохов, E.H. Температурный режим грунтов левобережного примыкания Вилюйской ГЭС-3 / E.H. Горохов // Гидротехническое стр-во. 2003. -№2 С.12-15.

44. Гречищев, Е.К. Формирование берегов ангарских водохранилищ / Е.К.Гречищев.- Новосибирск: Наука, 1976. 72 с.

45. Григорян, С.С. Количественная теория геокриологического прогноза / С.С.Григорян, М.С.Красс, Е.В.Гусева. М.: Изд-во МГУ, 1987. - 266 с.

46. Гутман, С.Г. К исследованию установившегося теплового потока в составной среде из мерзлого и талого грунтов / С.Г.Гутман // Изв. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева.- 1952. Т. 47. - С. 248 - 250.

47. Ежков, А.Н. Укрепление откосов ячеистыми полиэтиленовыми панелями с дисперсными наполнителями / А.Н.Ежков // Сб. тр. аспирантов и магистрантов. Техн. науки. Н.Новгород, 2002. - С. 77-80.

48. Ерахтин, Б.М. Опыт строительства гидроузлов / Б.М.Ерахтин. — М.: Энергоатомиздат, 1988. 283 с.

49. Ермолаев, А.И. К вопросу о разработке единой типологической классификации берегов водохранилищ / А.И.Ермолаев // Водохранилища и их воздействие на окружающую среду. М., 1976. -С. 121-127.

50. Ермолаев, А.И. Классификация термоабразионных берегов водохранилищ и прогнозирование их переработки / А.И.Ермолаев // Береговые процессы в криолитозоне. Новосибирск, 1984. - С. 85-92.

51. Ершов, Э.Д. Физико химия и механика мерзлых пород / Э.Д.Ершов. -М.: Изд - во МГУ, 1986. - 336 с.

52. Жиленков, В.Н. Водопроницаемость экранов из глинистых грунтовопыт исследований) / В.Н.Жиленков // Фильтрац. исслед. и расчеты при проектировании гидротехн. сооружений: Материалы конф. и совещ. по гидротехнике. JL, 1983. - С. 119-127.

53. Золотарев, Г.С. Инженерно — геологическое изучение береговых склонов водохранилищ и оценка их переработки / Г.С.Золотарев // Тр. / Лаб. гидрогеолог, проблем АН СССР. М., 1955. - Т. 7. - С. 38 - 57.

54. Иконников, Л.Б. Формирование берегов водохранилища / Л.Б.Иконников. М.: Наука, 1972. - 96 с.

55. Инструкция по проектированию гидротехнических сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов: ВСН 30-83: Минэнерго СССР.-Л., 1983.- 100 с.

56. Кавешников, Н.Т. Эксплуатация и ремонт гидротехнических сооружений / Н.Т.Кавешников. М.: ВО Агропромиздат, 1989, С.3-272.

57. Кавешников, Н.Т. Проектирование гидротехнических сооружений водохозяйственного назначения, (Пособие к СНиП 2.06.01-86 и СНиП 2.06.0385)/ Н.Т.Кавешников. М.; ВО Союздорпроект, 1989, С.126-145.

58. Каган, A.A. Прогнозирование переформирования берегов водохранилищ в области развития многолетнемерзлых грунтов / А.А.Каган, Н.Ф.Кривоногова// Гидротехн. стр-во.-1991. -№ 4. С. 11-14.

59. Калверт, Ч. Энциклопедия пользователя: Пер. с англ. / Ч.Калверт.- К.:

60. НИПФ «ДиаСофтЛтд», 1996. 736 с.

61. Каменский, P.M. Термический режим водохранилища Вилюйской ГЭС и вечномерзлых грунтов его ложа / Р.М.Каменский, И.П.Константинов // Колыма.- 1972. № 8. - С. 30-33.

62. Кондратьев, Н.Е. Расчеты береговых переформирований на водохранилищах / Н.Е.Кондратьев. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. - 64 с.

63. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г.Корн, Т.Корн. М.: Наука, 1970.- 720 с.

64. Кроник, Я.А. Переформирование чаши и берегов искусственных водохранилищ в криолитозоне / Я.А.Кроник, Т.С.Оникиенко // Инженер, геология.- 1980. № 3.- С. 120 - 129.

65. Кудояров, Л.И. Влияние изменений мерзлотных условий в чаше водохранилищ на функционирование северных ГЭС / Л.И.Кудояров, Т.С.Оникиенко // Гидротехн. стр-во.- 1990. № 2. — С. 8-11.

66. Лыков, A.B. Теория тепло- и массопереноса / А.В.Лыков, Ю.А.Михайлов. М.-Л.: Госуд. Энерг. изд-во, 1963.- 536 с.

67. Макаров, В.И. Термосифоны в северном строительстве / В.И.Макаров. — Новосибирск: Наука, 1985. — 169 с.

68. Меламед, В.Г. Тепло — и массообмен в горных породах при фазовых переходах / В.Г.Меламед. — М.: Наука, 1980. — 228 с.

69. Методические рекомендации по прогнозированию переформирования берегов водохранилищ: П 30-75. JL: ВНИИГ, 1975. - 64 с.

70. Минкин, М.А. Математическое моделирование тепловых процессов при геокриологическом прогнозе / М.А.Минкин // Геокриолог, прогноз при строит, освоении территорий. М., 1987. — С. 46-57.

71. Общее мерзлотоведение (геокриология) / Под ред. В.А.Кудрявцева. -М.: Изд-во МГУ, 1978. 464 с.

72. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях / Под ред. В.А.Кудрявцева. М.: Изд-во МГУ, 1974. - 432 с.

73. Отчет об инженерно-геологических изысканиях г.Лабытнанги, Тюменская область // Гидротехн. сооружения на р.Ханмей / МП Ямал, комплекс, экспедиция- Б.м., 1992.

74. Пантелеев, В.Г. Интенсификация промораживания грунтовых гидросооружений естественным холодом / В.Г.Пантелеев, C.B.Соболь, А.А.Огарков // Гидротехн. стр-во,- 1991. № 11. - С. 18-20.

75. Полубаринова-Кочина, П.Я. Теория движения грунтовых вод / П.Я.Полубаринова-Кочина. М.: Наука, 1977. - 664 с.

76. Порхаев, Г.В. Тепловое взаимодействие зданий и сооружений с вечно-мерзлыми грунтами / Г.В.Порхаев. — М.: Наука, 1970. 208 с.

77. Разговорова, E.JI. Особенности термического режима мелких и средних по глубине водохранилищ гидроузлов, расположенных в тундровой зоне / Е.Л.Разговорова, А.Г.Трегуб // Инженер, мерзлотоведение в гидротехнике:

78. Материалы конф. и совещ. по гидротехнике. Д., 1989. — С. 170 -175.

79. Расчеты устойчивости грунтовых откосов на ЭВМ: Метод, указ. — Н.Новгород: Изд-во ННГАСУ, 2000. 36 с.

80. Редозубов, Д.В. Геотермический метод исследования толщ вечномерз-лых пород / Д.В.Редозубов. М.: Наука, 1966. - 155 с.

81. Рекомендации по оценке и прогнозу размыва берегов равнинных рек и водохранилищ для строительства / ПНИИС Госстроя СССР.- М.: Стройиз-дат, 1987.- 72 с.

82. Реселман, Б. Использование Visual Basic 6: Пер. с англ. / Б.Реселман, Р.Писли, В.Пручняк.- К.; М.; СПб.: Издат. дом «Вильяме», 1999. 608 с.

83. Романовский, H.H. Подземные воды криолитозоны / Н.Н.Романовский. М.: Изд-во МГУ, 1983. - 230 с.

84. Руководство по определению нагрузок и воздействий на гидротехнические сооружения (волновых, ледовых и от судов): П 58-76.- Л: ВНИИГ им.Б.Е. Веденеева, 1977.-316 с.

85. Рябчун, В.К. Динамика мерзлых берегов арктических водоемов /

86. B.К.Рябчун // Тр. IV совещ.-семинара по обмену опытом стр-ва в суровых климат, условиях. Воркута, 1966. — Т. X. - С. 40 — 57.

87. Садовский, С.И. Пути развития малой гидроэнергетики России /

88. C.И.Садовский // Гидротехн. стр-во.- 1997. № 9. - С. 1-3.

89. Самарский, A.A. Теория разностных схем / А.А.Самарский. М.: Наука, 1977.-656 с.

90. СНиП 2.06.05-84. Плотины из грунтовых материалов: Утв. Гос. Ком. СССР по делам стр-ва 28.09.84: Срок введ. 01.07.85.- М.: Госстрой СССР,-2081985.- 32 е.: ил.

91. Соболь, C.B. Термоабразия берега водохранилища при волнении / C.B.Соболь // Изв. вузов. Стр-во.-1992. № 1. С. 68-72.

92. Соболь, C.B. Прогноз изменения водного баланса водохранилища при тепловой осадке его вечномерзлого ложа / С.В.Соболь, А.В.Февралев // Инженер. мерзлотоведение в гидротехнике: Тр. координац. совещ. по гидротехнике.-Л., 1989.-С. 181-187.

93. Соболь, C.B. Температурный режим фильтрующих таликов в основании гидроузла и берегах водохранилища / С.В.Соболь, А.В.Февралев // Изв. вузов. Стр-во.-1992. № 5-6.- С. 106 - 110.

94. Соболь, C.B. Прогноз хронологических изменений отдачи водохранилища в условиях вечной мерзлоты / С.В.Соболь, А.В.Февралев // Изв. вузов. Стр-во.-1996. № 2. - С. 79 - 82.

95. Соболь, C.B. Термоабразия берега водохранилища при отсутствии волнения / С.В.Соболь, К.В.Шепелева // Тр. молодых ученых. СПб., 1997. - Ч. 1.-С. 83-88.

96. Сысоев, Ю.М. Проектирование и строительство золоотвалов / Ю.М.Сысоев, Г.И.Кузнецов. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 248 с.

97. Тетельмин, В.В. Техногенные воздействия и процессы в скальных основаниях плотин / В.В.Тетельмин, В.А.Уляшинский. М.: Энергоатомиздат, 1990.-160 с.

98. Тихонов, А.Н. Уравнения математической физики / А.Н.Тихонов, А.А.Самарский. -М.: Наука, 1977. 736 с.

99. Тишин, М.И. Температурный режим водных масс озера Сырдах / М.И.Тишин // Геотеплофиз. исслед. в Сибири. Новосибирск, 1978.- С.58- 66.

100. Тишин, М.И. Тепловой режим дна крупного термокарстового озера в Центральной Якутии / М.И.Тишин // Мерзлот, исслед. в осваиваемых р-нах СССР. Новосибирск, 1980. - С. 40 - 47.

101. Томирдиаро, C.B. Вечная мерзлота и освоение горных стран и низменностей / С.В.Томирдиаро. Магадан: Кн. Изд-во, 1972. - 172 с.

102. Томирдиаро, C.B. Природные процессы и освоение территорий зоны вечной мерзлоты / С.В.Томирдиаро. М.: Недра, 1978. - 144 с.

103. Томирдиаро, C.B. Лессово ледовая формация Восточной Сибири в позднем плейстоцене и голоцене/С.В.Томирдиаро . - М.: Наука, 1980. — 184с.

104. Томирдиаро, C.B. Льдонасыщенные берега озер и водохранилищ Анадырской тундры и прогноз их переработки / С.В.Томирдиаро, В.К.Рябчун // Озера криолитозоны Сибири. Новосибирск, 1974. - С.53 - 60.

105. Указания по определению ледовых нагрузок на речные сооружения: СН -76-66.- М.: Стройиздат, 1967. 18 с.

106. Февралев, A.B. Аналитический расчет температурного режима фильтрующего основания бетонной плотины / А.В.Февралев // Изв. вузов. Энергетика.- 1983. № 4. - С. 109 -112.

107. Февралев, A.B. Некоторые условия эффективного использования малых ГЭС на Северо Востоке СССР / А.В.Февралев // Колыма.- 1991. - № 5. -С. 16-18.

108. Февралев, A.B. Исследование пространственного нестационарного температурного поля под дном водоемов криолитозоны / А.В.Февралев, А.В.Янченко // Береговые процессы в криолитозоне. Новосибирск, 1984. -С. 111-115.

109. Фельдман, Г.М. Термокарст и вечная мерзлота / Г.М.Фельдман. — Новосибирск: Наука, 1984. 264 с.

110. Фильчаков, П.Ф. Интеграторы ЭГДА, моделирование потенциальных полей на электропроводной бумаге / П.Ф.Фильчаков, В.И.Пнчишин. — Киев: Изд-во АН УССР, 1961.-201 с.

111. Финаров, Д.П. Динамика берегов и котловины водохранилищ гидроэлектростанций СССР / Д.П.Финаров. -Л.: Энергия, 1974. 244 с.

112. Финаров, Д.П. Геоморфологический анализ и прогнозирование переформирования береговой зоны и дна водохранилищ / Д.П.Финаров. JI.: Наука, 1982.-230 с.

113. Цытович, H.A. Механика мерзлых грунтов / Н.А.Цытович. М.: Высш. шк., 1973.-446 с.

114. Чжан, Р.В. Температурный режим мелких искусственных водоемов / Р.В.Чжан // Геокриолог, исслед. в Якутии. Якутск, 1983. - С. 47 - 52.

115. Чжан, Р.В. Основные проблемы гидротехнического строительства водохозяйственного назначения в Якутии / Р.В.Чжан // Наука и образование. -Якутск, 2000. № 3. - С. 64 - 68.

116. Чжан, Р.В. Проектирование, строительство и эксплуатация гидротехнических сооружений низкого напора в криолитозоне / Р.В.Чжан. — Якутск: ИМ СО РАН, 2000. 160 с.

117. Шасткевич, Ю.Г. Расчет геотермического поля при простых формах рельефа земной поверхности / Ю.Г.Шасткевич // Геофиз. методы исслед. мерзлых толщ. Якутск, 1976. - С. 58 - 80.

118. Шестаков, В.М. Динамика подземных вод / В.М.Шестаков. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. 368 с.

119. Шур, Ю.Л. Особенности переработки берегов водохранилищ в криолитозоне / Ю.Л.Шур // Тр. IV Всесоюз. совещ. по изучению берегов сибир. водохранилищ. Якутск, 1975.-С. 125-128.

120. Щелкачев, В.Н. Основные уравнения движения упругой жидкости в упругой пористой среде / В.Н.Щелкачев // Докл. АН СССР.- 1946. Т. II. - № 2.-С. 103-106.

121. Южная Якутия. Мерзлотно — гидрогеологические условия Алданского горнопромышленного района/ Под ред. В.А.Кудрявцева. М.: Изд-во МГУ, 1975. - 444 с.

122. Янченко, A.B. Метод расчета пространственного нестационарного температурного режима грунтов ложа водохранилища и основания плотины / А.В.Янченко // Изв. вузов. Стр-во и архитектура.-1983. № 10. — С.93 — 96.

123. Публикации автора (с соавторами)

124. Соболь, И. С. Исследование на физической модели фильтрации в сквозном талике под водохранилищем / С. В. Соболь, И. С. Соболь: Тр. аспирантов ННГАСУ / Нижегор. архитектур. строит, ун-т.- Н. Новгород, 1998.-Сб. З.-С. 102-107.

125. Соболь, И. С. Фильтрация в основании наливного водохранилища в условиях вечной мерзлоты / И. С. Соболь // Строит, комплекс: Тез. докл. науч. -техн. конф. / Нижегор. архитектур. строит, ун-т. - Н. Новгород, 1997. - Ч. 5.- С. 82 83.