автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Рациональные компоновки и конструкции защитно-регуляционных сооружений на горных и предгорных участках рек

К, С г, £

ггр0и330дс7йеш!0~ о-ьпдикснне по изысканиям, исследованиям, гго-к/нроваиию и. строительству водохозяйственных и мелиоративных обьектов

в ссср и ЗА русеж0д1 «соеиитервод»

На правах рукописи

ГУЛ К ЕВ ШАМИЛЬ ШАХСУВАР огли

РАЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОНОВКИ И КОНСТРУКЦИИ ЗАЩИТНО-РЕГУЛЯЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ГОРНЫХ И ПРЕДГОРНЫХ УЧАСТКАХ РЕК

Специальность СЛ. 23. 07 — Гидротехническое !1 мелиоративное строительство

автореферат

диссертаг;л.ч па соискание ученой степемц кандидата технических наук

МОСКВА — 1 002

Работа выполнена в Азербайджанском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации (АзНИИГиМ).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор В. С. АЛ ТУН И Н

доктор технических наук, профессор В. С. БОРОВКОВ

кандидат технических наук, старшин научный сотрудник

Азербайджанский государственный институт по проекта рсиашло водохозяйственных объектов (Азгипроводхоз).

К 099. 08. 0! при Производственном объединении по изысканиям, исследованиям, проектированию и строительству водохозяйственных и мелиоративных объектов в СССР и за рубежом «СОВИНТЕРВОД» по адресу: 12934-1, Москва, ул. Енисейская, дом 2.

С диссертацией можно ознакомиться и С,;,..;..";:ч ке «СОЬИН 1ЕРВОД».

Официальные оппоненты:

С. С. МЕДВЕДЕВ

Ведущая организация:

сшл-иА

Автореферат разослан

Ученый секретарь

специализированного совета

К 099. 08. 01, кандидат технических наук

Н. Г. ЗУБКОВЛ

.,"; " ] ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСГгаи РЛБОТЫ

" '■-•'-¿кг^льность_темы. Высокий прирост населения и повышенная его .потребность в материальном обеспечении ставит сегодня перед человечеством решение многих острых проблем, наиболее актуальной из которых," пожалуй, является защита, улучшение и рациональное использование земельных ресурсов.

Бурное развитие промышленности и ряд других интенсивных воздействий человека на природу приводит к ежегодному выпадению из сельхозпро- ' изводства значительных площадей зеыелышх угодий. Интенсификация ан- ' тропогенннх, техногенных и урбанпзационных факторов значительно меняет динамику климатических, гидрологических и геоморфологических характеристик регионов, в результате чего ухудшение состояния земельных ресурсов приобретает все более глобальный характер.

Земельные ресурсы в Азербайджанской республике нуждаются п значительной охране и улучшении. В горних и предгорных зонах больше всего страдают от разрушительного воздействия водной эрозии пойманные земли. От половодий, паводковых и селевых явлений екегодно подвергаются сильной водной эрозии, затоплению и заилению значительные площади поймен-' них земель, в результате чего почвы теряют плодородие и народнохозяИсг-веннуп ценность.

Кроме того, на пойменных землях за последние годы построено много промышленных и сельскохозяйственных объектов, нуждающихся в научно-обоснованной инженерной защите от пэводкоеых л селевых разрушений.

Негативное хозяйственное воздействие человека на природу привело эа . последние годы к увеличения повторяемости, продолжительности и расхода паводковых потохоэ, к изменение расходов, гранулометрического состава и происхождения речных наносов.

Вышеизложенное привело к активизации динамики русловых процессов на участках русел с поЯкенным образованием.

В современной практике-пойменные земли в основном защищаются регулированием русел рек путем проведения различных защитно-регуляционных мероприятий, учитывавших теоретические и практические достижения отечественных и зарубежных опытов.

Весомые научные и практические достижения в этой области нельзя признать достаточными в современных сипьнодкнамичных, сложных и труднопрогнозируемых гэдролого-геоморфологических условиях. Поэтому рвзработ- 1 ка новых рациональных компоновок и конструкций заданно-регуляционных ! сооружений, эффективно воздействующих на динамику русловых процессов, в нужном для народного хозяйство направлении и ликвидирующих негативные явления на участках рек с пойменными образованиями в горных и.предгор--них зонах, является весьма актуальной.

Актуальность диссертационной работы подтверждается такке включением ее результатов в состав научно-исследовательских работ по регулированию русла р.Самур в Ахшюком и Магаррамкентском районам Дагестанской автономной республики, а также в состав разработанных рекомендаций для проектирования.

Цель» работа является разработка и внедрение в производство новых рациональных, компоновок и конструкций защитно-регуляционных сооружения для защити пойменных земель в руслах рак горних л предгорних зон Азербайджана и Дагестана. В задачи исследований входило изучение гидролого-геоморфологических характеристик рек, натурное обследование их русел; изучение работоспособности существующие защито-регуяяционных сооружений, построенных для защиты пойменных земель; лабораторные исследования защитно-регуляционных сооружений; определение основных параметров предлэгаешх компоновок и конструкций защитно-регуляционных сооружений, призванных защипать пойменные земли.

Поставленные задачи решали путем использования результатов ранее проведешшх теоретических, натурных и лабораторных проработок и исследований. Основным методом исследований принят лабораторный гидравлический эксперимент с использованием измерительных приборов и оборудования, а-анализ полученных результатов выполнен на базе современных методов обработки опытных данных с использованием математического аппарата, применяемого в гидротехнике.

На£чная_новизна состоит в разработке рациональных 'компоновок и конструкций защитно-регуляционных соорукений для задаты пойменных земель в руслах рек предгорних и горных зон; разработке методики расчета iipei «агаемых защитно-регуляционных сооруаений.

Црдкгическая_ценность_работа состоит в надежной защите предложенными защитно-регуляционными сооружениями высокоплодородных пойменных земель в малоземельных предгорных и горных зонах, защите расположенных : пойме промышленных ц сельскохозяйственных построек от разрушительного воздействия селевых и паводковых цогоков.

Ш§аЕение.Разработанные на базе проведенных исследований рекоменда ции но гидравлическому расчету рациональных компоновок и конструкций защитно-регуляционных сооружений нашли себе практическое применение в ■проектах на Ахтынскоы (горном) л Магарраыкентском (предгорном) участк русла р.Свыур.

Дп^обацияработа. Основные лолохения диссертации доложены и обсувд ни на Ш ВсероиэноЯ научной конференции по проблеме:"Динамика и термия рек, водохранилищ и окраинных морей" в г.Москве в 1989 г.; на объедш •ном техническом совете "Даггипроводхоза", ССО "Дагводстрой", "Дагсел! хозводстрой" 11 Ш и ВХ Даг.АССР в г.Махачкале, J99I г.; на секции -ИП

ротехника" Ученого совета НПО АзНИИГиМ в составе научно-технических отчетов за 1908-1991 гг.

ПхйЗШШЦШ!» Основное содержание диссертации опубликовано в различных издательствах в 4-х научных статьях и в 5 заютенных авторотах свидетельствах.

Диссертационная работа структурно состоит из введения, пяти глав, енводов и списка проработанной литературы, зклячасщего П2 наименований. Она из локона на 186 страницах машинописного текста, содержит 2? таблиц и 33 рисунков.

С0Л2РШШ РАБОТЫ Во_введении показана степень изученности вопроса защиты пойменных земель в горных и предгорных зонах Азербайджана от селевых и паводковых потоков. Выявлены вопросы, нуждавшиеся в исследовании и изучении, поставлена цель и вытекащие из нее задачи исследования.

В_1_главо приводится краткий гидро-того-геоморфологический анализ рек горних и предгорных зон Азербзйдханз. Б природном отношении Азер- • байднанская республика относится к Переднему Востоку, входяцему в группу ближневосточных стран. Азербайджан расположен мезду 38°2- 41°541 северной широты и - 50 -Iх восточной долготы. Та шел образом,

Азербайдканская республика расположена на тех яа параллелях, что и Северная Турция, Греция, Вяная Италия, центральная часть СШ, Северный Китай и центральная часть Средней Азии, и относится к числу южных районов северного полушария.

Юкный характер физико-географического полевения республики во многих отношениях сказывается на природных условиях. Основная часть территории (60%) республики характеризуется горам рельефом и в высотном'отношении она делится на 5 ^он (табл.1).

По территории республики протекает 8360 рек, болыаенство из которых (7860) откосится к числу малых рек, имеющих длину менее 10 км. Все реки относятся к бассейну Каспийского моря. Речная сеть распределяется весьма неравномерно. Густота располокения речной сети в горных и предгорных зонах в несколько раз более высокая, чем нз равнинах.

Краткий гндролого-геоморфологический анализ приводит к следующим основный выводам:

- разница в обсолюткых отметках мекду истокгыи и устьями большенства крупных рек превышает 2500 м; лстокл рея расположены в высокогорьях, а устья лекат на уровне Каспийского моря или равнинных зон, по которым . протекают рр. Кура я Араке;

- в противовес большим перепадам высотных отметок истоков и устьев рек,длина их незначительная С ¿макс" 213 ' дто гтр:'лапт 'фолояьному

Таблица I

Распределение площадей Азербайджана по височным зонам

! • ¡Высота {Площадь, тыс.кв.км]"" % от общей площади |

! ¡над уров— |-----т----------——-----г---------------1

Зоны нем моря,¡ВСЙГО в т.ч.в На-гвсего в т.ч.в Нахичев.,

! | м ¡всего |хичев.реси| оего |автоноы.республ.|

Равнинная с 200' 34,7 40,1 -

Предгорная 200-500 15,2 - 17,5 -

Горная 500-1000 13,9 1.8 16,1 32,4

СреднегорнаяЮО0-2000 14,6 2,7 16,9 49,5

Высокогорная >2000 8,2 1.0 9.4 18,1

Всего: 86?6 . 5,5 100,0 100,0

профили рек большую крутизну, в результате чего на относительно небо, шой протяженности реки пересекают все высотные зоны республики;

- реки горних и предгорных зон, в отличие от равнинных, характери ьтся_ высокими коэффициентами иаводочности и повторяемости максимальн: расходов, разнообразием гранулометрического состава твердого стока и русловых отложений, значения которых в последние годы, благодаря уси ления негативной хозяйственной деятельности человека, становятся все более изменчивыми и непрогнозируемыми;

- пригодные для использования в народном хозяйстве пойменные земл в основном расиолокены в предгорной зоне на высоте 200 500 м и в г ной зоне - на высоте 500 * 1000 ы, занимающие соответственно 17,5 и 16,от общей площади республики.

Во_Ц_главе излокены результаты натурных исследований русел рек го ных и предгорных зон Азербайдиана и Дагестана, показавшие, что проце исторического развития речных долин наиболее удачно объясняется науч ной концепцией Б.М.Девиса, по которой в схеме развития рельефа главе ствующую роль играет историческая изменчивость водности рек по време (рис Л).

В пределах Азербайджана и Дагестана установлены и исследованы еле дующие основные типы русел рек:

- стеснешше русла с ограниченным поступлением наносов;

- стесненные русла с неограниченным поступлением наносов; русла ограниченного ыеавдрарования;

- осередковый тип русел;

- русла незавершенного ыаандрнрования.

Обследования показали, что только на последних трех типах русел с роко распространены пойменные земли.

Установлено многообразие форм морфологии русловых образований, кс

, РАЗВИТЫЕ у РОЗНЯ ДНД ДОЛИН Ь!

ПО НЕРАЗМЫЗДЕМЫМ (УЗКИМ) УЧАСТКАМ

по размываемым (расширенным) учасгкам

I I

гТ

•77

Т2

• РАЗВИТИЕ ШИРИНЫ ДНА ДОЛИНЫ

в

■ПО РАЗМЫВАЕМЫМ (РАСШРВННЫМ1-

Рис. график ИСТОРИЧЕСКОГО развития уровня дна

И ширины долины.

Условные обозначения:

т;-период от'начала появлений поверхностного стока до пер" _ „ ' . Взго ОЛЕАВ нения;

тг - периоды оледенении;

Т^ - современный период . , •

рые подразделяйся на простые (ггикроформы), средние (мезофирш) и с лозные (макрэформи) формы. Результаты исследований показали, что поденные образования мочно отнести к сложным формам русловых процессов.

Большие внутрпгодовые колебания уровня воды в реках горных и предгорных зон способствуат образовании относительно малоподвижного элемента сложной формы - пойии, которув ыояно рассматривать кзк периодически действующее речное русло, т.е.как объект, непосредственно отраьшюций русловой процесс.

Представлены и проанализированы классификации поименных образований, предложенные В.Р.Вильямсом, Р.А.Еленовским, Н.И.Шанцером, Н.И.Маккаве-евыы и др. •

По происхождению пойменные образования делятся на современные и древние.

Натурными исследованиями выявлены и такие обширные площади пойменных образований, охватить которые не могут даке реки с современными плановыми деформациями. Такие поймы созданы не современным потоком, а унаследованы от прошлой деятельности потока при иных природных условиях. Например, реки часто протекают через озеровидные расширения долин с дном, представленным древней озерной поймой.

Древняя пойма ыоает формироваться и потоком более водоносным, чем' современный. Она сложена значительно более крупным древним аллювием, толща которого играет роль ограничивающего фактора.

Научно-исследовательские работы цроаедены на отдельных реках Азербайджана и Дагестана (Самур, Ахгы, Белоканчай, Акерачай, Баргуша чай и др.), играющих бояыаув.роль в развитии народного хозяйства республики. При выполнен™ натурных обследований рускл рек широко использована топографические, фотографические, аэрофотосъеыочные материалы, выполненные в разные годы. На указанных реках проводились систематические рекогносцировочные обследования.

Результаты натурных обследований позволили выявить причины происходящих процессов в бассейнах рек, установить направленности и скорости изменений, степень взаимодействия и взаимосвязанное™ этих процессов и прогнозировать на ближайшую а отдаленну'и перспективу состояние русел рек.

Основной швод состоит в том, что в последние годы ы негативных ьоздейотшй антропогенных, техногенных и урбвнизационных факторов динамика русловых процессов резко активизировалась, в результате чего нарушатся уотойчивовть аллювиальных русел и пойманных образований в бытовых и зарегулированных условиях.

Еяаве дани результаты натурных исследований в горных и пред-горних зонах современного состояния существующих з.тдптно-рэгуляцизн-ных сооружения на участках русел с пойменными образованиям:!. Натурные . обследования проведены на следующих защитно-регуляционных сооружениях:

- на р.Сакур в Ахтынском районе, па продольной дамбе с укреплением напорного откоса бетонными плитами и длиной фронта защиты Ь - 3,5 км;

- на р.Ахтц в Ахтыиеком районе, на сапзйных косорасаолоченных вы-правительннх сооружениях с длиной фронта защиты £ = 1,5 юл;

- на двух защитно-регуляционных сооружениях, расположенных на р.БелоканчаЯ в Белоканском районе. Первое сооружение построено в виде берегоукрепительной массивной стенки с длиной фронта защиты ¿ =0,8 км". Второе соорукение построено в виде двухсторонних косирасполог.енных направительных бетонных стенок с длиной Фронта защиты А =2,0 юл;

- на р.Акерачай в Зангеланском районе, на сооружении в виде шпунтовых.панелей с длиной фронта защиты I = 2,0 ям;

- на р.Баргушатчай в Кубатлпнском районе, на продольной дамбе с укреплением напорного откоса бетонными плитами и длиной фронта защиты

I =2,5 юл.

При натурных исследованиях вышеперечисленных защитно-регуляционных сооружений в основном изучались плановые и высотные компоновки, конст-" руктивные решения, вида и объемы использованных строительных матерка- ' лов, а такяе современное состояние эксплуатационных характеристик сооружений.

На основании анализа полученных результатов сделаны следующие выводы:

- в горшх и предгортшх зонах построено далеко недостаточноз количество защитно-регуляционных сооружений для защиты пойменных земель

от селевых и паводковых потоков, число которых далеко не отвэчает возросшим потребностям народного хозяйства в освоении поймы;

- научное обоснованна инженерных и конструктивных решений ныне существующих зацитно-регупяциошшх сооружений не отвечает возросши потребностям защити народнохозяйственных объектов;

- при строительстве использовались в ооловаом дорогостоящие и дефицитные строительные материалы (цемент; металл и др.)» которые увеяячи- ; вают стоимость сооружений л эксплуатационные затраты;

- активизация русловых процессов из-за неразумной хозяйственной де- ! ятельностл чоловока привела к резкому ухудоенив условий работы защитно-1 . регуляционных сооружений, тшо ну вдающихся в реконструкции дот улучшения их работы;

- при проектирования новых защитно-регуляционных сооружения падло-

ант останавливать шбор на такие компоновки и конструкции, для возве- ! дения которых возможно применение дешевых местных строительных матери-, алов, что значительно упрощает и удеаевляет строительство.

Кроме того, в этой главе проведена общая классификация защитно-регуляционных мероприятий и сооружений, изложены основные требования,предъявляемые к этим сооружениям на современном этапе. .

Р JY главе представлены результаты лабораторных исследований, основная цель которых заключается в разработке новых рациональных компоновок и конструкций для защитно-регуляционных мероприятий на участках русел рек с пойменными образованиями в горных и предгорных зонах Азербайджана и Дагестана. Лабораторные исследования базировались на результатах трех предыдущих глав, с учетом чего для моделирования в гидротехнической лаборатории АзНИИГиМ выбор пал на два участка руола р. Самур с пойменными образованиями.

Первый участок длиной L = 3500 м и шириной В,^ = 900 м относится к горным зонам (средняя высота участка vH = 975 ы) с осередкошм типом руслового процесса. • -

Второй участок длиной L = 7500 м и шириной Е^1акс= 2000 и относится к предгорным зонам (средняя высота участка »H » 470 ы) с осередкошм и незавершенным типами руслового процессе.

Для каждого участка исследованы несколько вариантов защитно-регуляционных мероприятий и на основе технико-экономических сопоставлений выбран оптимальный из них.

Экспериментальные исследования проводились на специально построенной русловой модельной установке (рис.2). Исследуемые участки русла р.Самур были воспроизведены на металяичаском- лотке длиной 22,0 м, шириной 3,0 м и высотой 0,5 ы. Уклон дна лотка меняется в пределах от 0,008 до 0,035. По верху лотка русловой модели установлена каретка на роликах для замера параметров русла и потока. По двум бортам модели через 40 см зафиксированы и пронумерованы 54 створа ( от К 0 до Ji 54). На каретке закреплена специальная .трехметровая линейка со спицмасшта-бом, свободно перемещавшемся по длине линейки (т.е. по ширине модели).

- Углы мевду защитно-регуляционными сооружениями, течениями и рукавами рек определяли специальннм угломером.

Участки русла р.Самур на модели были воспроизведены гравийно-песча-ной смесью, гранулометрический состав частиц которой компоновался мае штабным моделированием.

Модедьна>] установка оборудована необходшшми контрольно-измерительны!,ш приборами.

а дыьной главе дан анализ основных положений моделирования русловых процессов и выбора масштаба моделирования. ■

ПЛАН

- Ю - I

Дня определения масштабов моделирована проведены лабораторные после-, доьшыл с цолью у станов чвная начала трогання частиц ( Эксперимен-I

талыше исследования проводились на гидродинамической лотке, имеющем следуема размеры: Ь= 12,0 ы, В = 1,2 м, Н = 1,0 м. /

Максимальная величина расхода на лотке достигала 135 л/с, глубина ; води изменялась от 12 до 20 си.

Кас^та с опытным материалом (сыесьи) имела размеры: 6 = 120 см, I = 100 см, И - 16 см.

За начьло массового влечения частиц принимали момент,. когда частицы срываясь л унос.нысь со всей площади каееты без донных образований.

На оснэвинап выполненных исследований на модели устанавливали скорости начала трсганид частиц (1/кр) по каждому исследуемому участку русла р.Сакур. Полученнье данные позволяли выбрать состав донных отло- . жений для проведения экспериментальных исследований. |

Моделирование участков русла р.Самур проводили в искаженном масштабе.I Вертикальные масштабы.модели выбирали из такого расчета, чтобы скорости на модели укладывались в диапазон, выявленный-экспериментами на гидродинамическом лотке.

На экспериментальной модельной установке для Ахтынокого и Магаррам-кентского участков исследована три варианта защитно-регуляционных сооружений. Для технико-экономической сопоставимости полученных результа-. т, на всех вариантах исследования проводили в одинаковых условиях, ■¿.с. величины расходов, гранулометрический состав смеси и продолжительность опытов по вариантам были одинаковыми.

Защитно-регуляционное сооружение на первом варианте выполнено в виде продольной дамбы трапециедального сечения, напорный откос которой укреплен бетонными плитами.

На втором варианте защитно-регуляционное сооружение исследовано в виде продольной дамбы с короткими шорами, расположенными по направлении течения потока под разными углами.

Местоположение трассы продольной дамбы в плане остается таким же, как и на первом варианте. Длина коротких лшор, углы между лшорами и продольной дамбой, а так&е плановое их местоположение определены поисковыми исследованиями на -модельной установке.

Третий вариант защитно-регуляционных сооружений выполнен на Ахтынс-коы участке в виде комбинации продольной двыбы с поперечными дамбами, а на Магаррамкеитском участке - в виде продольной дамбы с длинными шпорами, расположенными в плане под разными углами против направления течения потока.

Плвновые расположения сооружений и их размеры определены поисковыми исследованиями на модельной уотановкб. * '

Опыты на обоих участках проводились при пропуске воды на модели оо^ следующийи расходами:

На Ахтынском участке: "мод= л/'0 ^нат= ^ ~ расход интенсивного переформирования

русла реки;.

0МОД= 6,6 л/с (<?нат= 350 м3/с) - среднемноголетний мокснмалышй паводковый расход;-

0МОД=15,1 л/с (9нат= 700 м3/с) - расход реки с 3% обеспеченностью; <}МОд=17,0 л/с (0нат= 900 м3/с) - расход реки о 1% обеспеченность«.

На Магаррамкентском участке: Ом0д- 2,1 л/с (<?нат= 200 м3/с) - расход интенсивного переформирования

русла реки;

<?мод= 4,8 л/с (<Знат=.450 м3/с) - среднемноголетний мзкеимально-паводко-

еый расход;

0ЦОД= 6,4 л/с (<}НдТ= 600 м3/с) - расход реки с 10% обеспеченностью; <?М0Д=Ю,7 л/с С(?нат=1000 м3/с) - рйоход реки с 1% обеспеченностью. .'

После пропуска характерны* расходов на модели и стабилизации русловых процессов, измеряли гилроморфйлогические параметры русла. Определены значения следующих параметров руслй у защитно-регуляционных сооруае-ниЛ: глубина воды (Л/1), сирина русла ( $ ), глубина размыва ( средняя скорость потока ( У"Ср). угол свала потека к сооружение )• Кроме того, для установления динамики русловых процессов, проводились зарисовки русел на модели.

Анализ результатов лабораторных исследований на двух участках русла"' р.Самур с пойменными образованиями по изучению русловых процессов и работы зааитно-регуляцмонкых сооружений показывает,-что из технико-экономических соображений самым приемлемым для проектирования является Ш ва- ' ривнт компоновка и конструкции защитно-регуляционных сооружений.

Ш вариант обладает ряд следующих преллуаеств, по сравнению с I и П вариантами: ','•..

- сооружение в основном возводился из дежевых местных строительных • материалов (из аллювиальных отложений);

- компоновка сооружения удачно согласовывается со слояноЗ конфигура- ; цией противоположного берега; '

- защитно-регуляционное сооружение придает зарегулированному руслу устойчивую перекатио-плесовую форму при всех хвраятерных расходах реки и в результате предотвращается общее понижение дна русла на регулируемом участке (рис.3).

План участка

Цель, У главы заключается в том, чтобы, используя материалы получен-, них теоретических, натурных и лабораторных исследований, обосновать основные параметры компоновок и конструкций предложенных за,итно-регу- • ляциошшх сооружений. Кроме того, в данной главе изложены общие требо- | вашш, предъявляемые к новым защитно-регуляционным сооружениям и стро- | ителышм материалам, конструктивные решения элементов сооружений, 'око- : номическая эффективность. |

Основными исходшали данными для расчета параметров компоновок и кон-| струкций предложенных защитно-регуляционных сооружений являются: \

- характерные расходы рек (()0, ЧСр,

• где: (}0- руслообразущий расход, при котором на исследованном участке, имеющем'характерный гранулометрический состав аллювиальных отложений, начинается интенсивный руслообразевательный процесс;

' <}Ср- среднемноголетний паводковый расход,' при котором идет интенсивное блувдание русла; .

паводковый расход с 5% обеспеченностью для- данного участка ! реки. Этот расход определяет размеры и расположение элемен- I тов защитно-регуляционного сооружения в плане; паводковый расход с 1% обеспеченностьи для данного участка реки. Этот расход определяет васотные^размерн и расположе-. пае злеиентоз зощитно-регуляционного сооруаешм.

- состав русловых отложений ( с1ср) ксслодованного участка роки;

- средний уклон русла»реки'( ¿0 ), значения которого пукни для сравнения с УКЛОНОМ УСТОЙЧИВОГО протзкзшщ ( 1у) для условий различных | расходов. .

Схему расчета компоновки а конструкции нового защитно-регуляционного) соорунешш рекомендуется провести в следующем порядка (рис.4): |

Определяется ширина русла извду оголовками поперечных дамб и иротиво- ■ полоши берегом (В): В = ^ • К1МН. К,. Ву, (I)

г.го: В - ширина русла мезду оголовками поперечных дамб и противоположным берегом;

. \ * Ву- устойчивая.ширина русла реки с 5% обеспеченность«, определяемая по формуле, прддлозенной К.З.АртзмонаЬш:

гдэ К с 2,8 при ^ (Ю I- 100) г/л; у

- максимальный расход о 5$ обеспеченностьи, ыа/с;

- расчетный устойчивый уклон На неустойчивых участках, о..редь-ляекыН по.формула:

где hc¿- средняя глубина руслового потока, m¡

X - показатель степени при максимальных расходах, равный:

и

где X = 1,0 при ju = (10 +■ 100) г/л;

а - коэ^идиент: . / о/отл \о1<5

d отд- средний диаметр русловых отложений, определяемый шурфованием.

Средняя глубина потока на устойчивом аллювиальном участке русла рассчитывается по упрощенной зависимости:

^ , (6) /г

где К = 0,35 при ^ = (10 +100) г/л.

С пдаощьн формул 1...6 определяется величина устойчивой ширшш рус ла реки при расходе с 5% обеспеченностью. Коэффициенты (Кд, Кд, Ккон» Кц ) формулы (I) определяются опытным путем на основании теоретических натурных и лабораторных данных.

Кд- коэффициент, учитывающий степень неразшваемости противоположного

берега, и изменяющийся в пределах Кд = 0,8 + 0,9; Кл- коэффициент, учитывающий разницу ыежду паводковыми расходами с Ъ% и 1% обеспеченностями, для горных и предгорных зон Кд = 1,1 ♦ 1,3. ккон~ коэффициент, учитывающий влияние степени плавности конфигурации

противоположного берега, Ккон= 1,0 + 1,2; К„ - коэффициент, учитывающий общую вогнутость противоположного берега К, = 0,8 * 1,0.

После определения значений Ву, Кд, Кд, Ккон, К„ по формула (1) рассчитывается ширина русла между оголовками поперечных дамб и противоположным берегом, при этом В = (0,7 1- 1,4) Ву (7)

Как видно, значения ширины русла между оголовками и противоположным берегом, в зависимости от многих местных факторов,варьируй ь шн-рокомдиапазоне и поэтому недоучет особенности местных условий при определении "В" является большим просчетом.

Поело определения "В" проводится новая линия с радиусом •на которой располагаются оголовки поперечных дамб.

Дайна поперечных дамб и расстояния между ними определяется ла .:дз-дувдих* соображений.

Визуальные наблвдения и размеры зарисоьок по плану течени.1 модельных потоков показаваот, что в ыеадембовом пространстве течение но дли-

не можно разделить на 4 характерных участка (рис. 4):

- сильно сжатая длина течения после оголовка ( £с ). Эксперименты пок зали, что величина Ес изменяется в пределах: 1С= (0,8 1,2)В. Ма симальное отклонение границы сжатого сечения от оголовка имеет вел чину: Вс = (0,10 * 0,15)В; .

- участок расширения ( 1р ), образующийся под влиянием сильного сушен в створе оголовка поперечной дамбы и изменяющийся в пределах:

1(,~ (1,4 + 2,1)В. Ширина расширения равна: Вр = {р-со^в, , (8) где ^ изменяется в пределах 20°;

- участок течения потока в бытовом рекиме, длина которого изменяется в пределах: = (1,2 1,6)В. Ширина расширения потока на это:.! участке равна: - 0 р

О^-и-со^^ , (9)

где £ - угол максимального свала потока;

- участок подпора вше оголовок поперечных дамб ( Ьп ), длина которс го изменяется в пределах: = (0,5 - 1,0)В.

После определения размеров характерных течений по длине и ширина, приступают к определению общей длины поперечных дамб и расстояния - между ними следующим образом:

- расстояние между поперечными дамбами:

- длина поперечных дамб:

о ■ й„ ♦ 85 +¿6-Во

где л В - принимаемый запас: л В = (0,1 * 0,2)В;

угол расположения поперечных дамб относительно течения пок ка, величина которого определяется геометрическим способом, т.е. измерением угла мевду двумя линиями, одна из которых расположена нормально к общему течению потока в русле, а д] гая - касательно в точке оголовка к граничным траекториям движения потока, (10 - 20)°. Тогда угол между поперечной и продольной дамбами равен: </.= 90 .

Конструктивно защитно-регуляционное сооружение в основном состой из следующих элементов:

- продольная дамба;

- поперечные дамбы или длинные шпоры, расположенные против течения потока; _ , ' .

Продольная дамба имеет трапециедальное сечение следующих размеров:

- ширина по верху (проезжая часть) <5 » 4,0 ы;

- гкссгп: И ' = Ьводы + Ьзац, где Ьноды- максимальная глубина воды ' :юг?рхкостл поймы, ЬзоП-строительный запас, принимаемый равным I,

- напорные и тыловые откосы, соответственно равные: т(=2,0; 1,5;

- ширина по низу: В = $ + Ндам.'(т1+ тг) Продольная дамба строится из местных аллювиальных отложений. Поперечные дамбы или длинные шпоры состоят из двух частей: тела и оголовка. Геометрические формы и размеры тела поперечных дамб и длинных шор существенно не отличаются от продольной дамбы.

Оголовки поперечных дамб и длинных шпор являются основными элементами всего защитно-регуляционного сооружения.

Результаты исследований показали, что максимальная глубина размыва происходит у оголовков, поэтому от их конструкции во многом зависит сохранение устойчивости и обеспечение эффективной работы защитно-регуляционного сооружения.

Конструкции оголовков воспринимает ударную силу потока и подвергаются интенсивному истиранию в ниишей части, где насыщенность потока донными наносами является наибольшей.

.' Исходя из изложенного, предлагается конструкция оголовков поперечных дамб и шпор, показанная на рис.5. Для обеспечения устойчивости оголовков от размыва они имеют специальную форму, которая создает условия для эффективного отклонения потока от себя.

Конструктивно огяловок состоит из трех частей: напорная, лобовая и нижняя. Откосы напорной части оголовков предлагается укреплять каменной наброской с размером камней более 30 см. Длина участка каменной наброски, начиная от оголовка в корневую сторону, составляет 1/3 общей ; длины поперечных дамб и длинных шпор. • I

Лобовая часть оголовков принимает на себя основную часть ударной | силы потока, насыщенного крупными донными наносами, поэтому при разра- , ботка конструкции принималось во внимание то обстоятельство, что лобовая часть оголовка долкна обладать упругостью, т.е., принимая удар наносов, она долкна отклонять их от себя и не подвергаться износу.

Необходимо иметь ввиду, что данный процесс происходит в глубине размыва у оголовков, где придонный- слой потока имеет наибольшее насыщение донными наносами, тогда как верхняя часть потока в основном несет взве- I иенные наносы, поэтому опасность истирания верхней лобовой части оголовка значительно более низкая. Принимая во внимание изложенное, ш предлагаем конструкции лобовой часта оголовка, показанную на рис.5. , На лобовой .части оголовка устанавливается вертикальные колеэобетон-ные стойки, высота которых определялась по результатам лабораторных исследований: м I , .

п - + ьра; + И3ог, + Ь3с,п.

где Н - высота велезоЛотонной стойки, м;

■ 18 -

пллн оголо в 1с/3

СЕЧЕНИЕ Г-1

у О.О Т т^/итII

местного АЛЛЮВИЯ ГАбИОННЫЕ ЯЩИКИ

С ЕЧЕНИЕ (? -Я ж/б ПАНЕЛИ ГГ У.О

' • ' •' Р О. о •

',11 у)' »

р/с. 5

Анкерное крепление

А/ТОПОИРЫШК*

Х/6 стойки

Конструкция оголовка поперечных дамб (М 1:200)

he0g - максимальная глубина воды у оголовка от поверхности поймы, м; hpoj - максимальная глубина размыва у оголовка, м; hjor. - величина заглубления стойки ниже глубшш размыва, hjar = 1,0 м; hjan.- строительный запас выше уровня воды у оголовка, Ь}0п = 1,0 и.

• На вертикальные железобетонные стойки насаливаются отработанные автопокрышки, высота стойки с которыми равна: ЬСт = Ьроз. В зависимости от многих факторов, соединение автопокрышек можно произвести разными способами. При решении этой задачи соискатель получил 5 авторских свидетельств на изобретение.

' -Таким образом, лобовая часть оголовка защищается от разрушительного воздействия потока донными наносами на глубину размыва. На остальной высоте железобетонные стойки между собой соединяются келезобетонными плитами толщиной не менее 20 см, воспринимающими ударную силу плавающих предметов в реке, в силу чего меньшая толщина может не выдеркать.

Для обеспечения устойчивости вертикальных железобетонных .стоек с | автопокрышками и иелезобетонными плитами, предлагается анкерное соеди- ! нение (рнс.5). Расстояние между железобетонными стойками (по оси) и j размеры их поперечного сечения определяются размером применяемых автопокрышек. Однако поперечное сечение железобетонных стоек рекомендуется 40 х 40 ал, т.е. внутренний диаметр автопокрышек должен быть больше 40 см. Мы предлагаем автопокрышки с наружным диаметром не менее 100 см, и тогда расстояние между железобетонными стойками (по оси) будет также не менее 100 см. !

Устойчивость нижней части оголовков в основном зависит от эффектив- 1 ности работы лобовой части, т.к. определенная часть энергии потока гасится у лобовой части и поток отклоняется дальше от нижней части.' Для защиты от размыва, нижняя часть оголовков имеет специфическую форму (рис.5), где предлагается использовать габионные ящики размером 1,0 х 1,0 х 2,5 м, заполненные камнем.

ВЫВОДИ.

I. В горных и предгорных зонах пойменные земли являются высокоплодородными. и представляют собой исключительно ценные ресурсы в народном хозяйстве Азербайджана и Дагестана. Они получили развитие в руслах следукиЦих типов: ограниченного меандрирования, осередкового типа й незавершенного меандрирования, Пойменные образования являются слоаной .формой руслового процесса, которую ыоашо рассматривать к--к периодически действующее речное русло. В расширенной части долины рекипойыз ис- ! торичесхи выполняет наносоаккумулируицие функции с' протеканием необра- \ тимого процесса - постепенного и медленного повышения дне и уклона русла реки..

2. За последние годы усилилось негативное воздействие антропогенных, техногенных и урбаниэационных факторов, что привело к резкому ухудшению в бассейнах рек гидролого-геоморфологического решма, изменению динамики русловых процессов и нарушению устойчивости аллювиальных русел и пойменных образований в бытовых и зарегулированных услав; ях.

V

3. В результате активизации-русловых процессов, существующие ныне в предгорных и горных зонах республики защитно-регуляционные сооружения не отвечают возросшей потребности в освоении поймы ни своим количеством, ни конструктивными особенностями, ни уровнем эксплуатации. Традиционные их компоновки и конструкции с использованием дефицитног* металла и цемента признается неэкономичными, что диктует потребность в научном поиске и разработке конструкции, компоновки и технологии строительства из местных русловых строительных материалов. Для удеше ления строительства и повышения коэффициента использования поймы пре, лагается принципиально новая схема односторонней защиты, при которой противоположный берег со своими геометрическими и геологическими хар теристиками активно воздействует на процесс формирования русла на ре гулируемом участке. '

4. С целью определения плановых и высотных компоновочных и констр тивных размеров нового защитно-регуляционного сооружения, предложены для проектирования основные расчетные формулы (I, 8, 9, 10, II, 12) коэффициенты (Кд, Kq, К^, Kr ). .'

5. Предлагаемая компоновка и конструкция защитно-регуляционного с ружения обеспечивает удачное согласование его трассы со сложной кон^ гурацией прогивополокного берега и сугение зарегулированного русла х оптимального значения. Используя общую вогнутость противоположного с pera, трасса сооружения приобретает выпуклость по всей длине участке регулирования, создавая тем самым условия для отложения донных навое вдоль нее.

6. Предлагаемая компоновка защитно-регуляционного сооружения прщ зарегулированному руслу устойчивую перекатно-плесовую форму, при ко: рой обеспечивается при всех характерных расходах реки устойчивое ши вое расположение динамической оси потока и предотвращается общий ра: по длине зарегулированного участка. "

7. В отличие от ряда существующих сооружений и других разрабатыв) мых вариантов, предлагаемая компоновка защитно-регуляционного coopyi ния обладает, большой наносоаккуму лиру идей способностью, в результат! чего регулируемая часть русла не влияет на общее состояние нвкерасш

женных участков реки.

8. Предложенная компоновка и конструкция позволяет своим решением широко использовать при строительстве защитно-регуляционного.соору¡ко-* ния местные аллювиальные отложения, сокращая тем самым в большом объеме дефицитный и дорогой металл и цемент, а использование при строительстве оголовков поперечных дамб нетрадиционных изношенных автопокрышек повышает устойчивость конструкции от износа при разрушительном воздействии селевых и паводковых потоков,повышая тем самым долговечность сооружения и снижая его стоимость.

Э. Предложенная конструкция оголовков поперечных дамб работает надежно при всех характерных расходах реки и создает благоприятный гидравлический режим работы остальных элементов защитно-регуляционного сооружения.

10. Новая компоновка и конструкция защитно-регуляционного сооружения на Ахтынском участке р.Самур дала только по бетонным работам более 175 тыс. ,руб. экономического эффекта. Полагая, что защитно-регуляцион ные сооружения надежно защищает пойменные почвы как объект сельхоз-производства, населенные пункты, промышленные, сельскохозяйственные, дорожные и другие сооружения, эффективность разработок была бы еще значительно более высокой, если бы были разработаны инструкция и методика по экономической оценке указанных параметров.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих.работах автора:

1. Защита пойменных земель ог паводков в горных и предгорных зонах. Журн."Вестник сельскохозяйственной науки", 4í 6, г.Баку, 1990, 4 с. (в соавторстве).

2. Берегозащитные сооружения на р.Самур.-Информационный листок, сер. "Сельское хозяйство", я 75, АзНИИНТИ, 1990 , 4 с. (в соавторстве).

3. Руслорегулирующие мероприятия на горных участках рек.-Информационный листок, сер. "Сельское хозяйство", к 74, АзНИИНТИ, 1990, 4 с. (в соавторстве).

4. Берегозащитные мероприятия на р.Куре в Нефтечалинском районе Азербайджана.-Экспресс-информация "ЦБНТИ", сер."Водохозяйственное строительство", М., 1990, вып.;« 10 {в соавторстве).

5. Устройство для предохранения берегов ог размыва.-Авторское свидетельство J* I6666I0, 1991 (в соавторстве). • .

6. Берегоукрепительная подпорная стена.- Авторское свидетельство Я 1682447,'1991 (в соавторстве).

7. Берегоукрепительная подпорная стена .-Авторское свидетельство I* 1682448, 1991 (в соавторстве). •

Г). Берегоукрепительная подпорная стена.- Авторское свидетельство

* 1682449, 1991 (в соавторстве). 9. Берегоукрепительная подпорная стена.- Авторское свидетельство № 1682450, 1991 (в соавторстве). |