автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Русловые процессы в больших земляных каналах Республики Каракалпакастан

Производственное объединение по изысканиям, исследошншям, проегшроодшво и строительству подохозяйственных и мелиоративных объектов • "СОВИНТЕРВОД"

На прапах рукописи

ДЖАМАНКАРАЕВ Сауким Джаксыбаеаич

РУСЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В БОЛЬШИХ ЗЕМЛЯНЫХ КАНАЛАХ РЕСПУБЛИКИ КАРА КАЛ ПАК СТАН

05.23,07. - Гидротехническое и мелиоративное строительство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наух

МОСКВА 1992

Работа выполнена в институте "Аралводпроект"

Научный консультант доктор технических наук,

стараий научный сотрудник Т.А.Алиев

0$пциалыгыо оппоненты:

Доктор технических наук,

профессор, академик РАСХН Б.Б.Шууаков Доктор технических наук,

профессор Г.Х.Исыайылов Доктор географических наук,

профессор Р.С.Чалов

Ведущая организация: ПО "Соозвоплровкт"

Защита оостоитоя " <5 у 1992 г. в II часов

на заседании специализированного совета Д 099.08.01 по защите диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук при производственной объединении "Совинтервод" по адресу: 129344, Москва, ул. Енисейская, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПО "Совиптервоц".

Автореферат разослан " ЛЗ" но^^Ья 1992 г.

Учоный секретарь —у

специализированного совета,'' ¿^Г,

к.г.к., с.н.с. л- - В.С.Заянепряяец

С.

/ ¿-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА' РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В республике Каракалпакстан, расположенной в низовьях реки Амударьи, за период с 1928 года по 1984 год площадь орошаемых земель увеличилась о 89 тыс.га до 400 тыс. га. Остающиеся более 500 тыс.га свободных пахотноспособкых земель позволяют Каракалпакии ежегодно осваивать до 20 тыс.га площадей за счет строительства новых каналов и реконструкции существующих.

Для улучшения мелиоративного состояния орошаемых площадей и всей территории в целом развивается строительство коллекторно-дренажной сети, дренажные воды сбрасываются в Аральское море или понижения в песках Кызылкумов. Для предотвращения затопления и заболачивания земель паводковыми и зимними заторно-залорными водами реки Амударьи возведены многочисленные линии ограждающих дамб обвалования.

В условиях Каракалпакетана увеличение площадей орошаемых земель за счет земель нового орошения требует прежде всего увеличения пропускной способности существующих магистральных каналов и распределителей. При этом постепенное освоение новых земель очередями с увеличением посевных площадей из года в год затрудняет организацию и проведение работ по реконструкции магистральных каналов и распределителей. Если работы по расширению указанных каналов производить сразу, на дальнюю или даже ближайшую перспективу, то в перрые годы эксплуатации каналы будут пропускать недостаточные для увеличенного сечения расходы воды, что вызовет и.н- •

тенсивное заиление их русел ввиду малых скоростей. Расширение же каналов небольшими ежегодными очередями осложняет организацию производства работ и понижает экономическую эффективность, использования землеройных машин из-за малых погонных объемов при большой длине их фронта.

Значительную часть магистральных каналов, ветвей и распределительной сети Каракалпакии представляют старые каналы не инженерного (местного) типа, имеющие большую извилистость в плане и косогорные участки значительной протяженности.как правило, связанные с обходом низин чашкообразного рельефа местности. Высокие дамбы особенно на косогорных участках старых каналов недостаточно устойчивы против фильтрации и сползания низовых откосов. Поэтому.часто наблюдаются прорывы дамб, требующие значительных затрат труда, механизмов и материалов на их восстановление. Вызываемые прорывами перерывы водоподачи по каналам снижают урожайность сельхозкультур. Низкое техническое состояние участков каналов' "в высоких дамбах" ухущпается расположенными вдоль подошвы их низового откоса резервами, используемыми для подсыпки дамб. Эти резервы уменьшают коэффициент земельного использования территории, и заполняясь фильтрационными водами из канала, ухупщают мелиоративное и санитарное ее состояние, осложняют механизацию очистки канала и ремонт дамб. Поэтому при переустройстве и улучшении технического состояния таких участков каналов целесообразно применять метод строительства с насыпкой дамб.из грунта внутренних резервов, закладываемых на дне канала с последующим формированием устойчивого русла осажде-

ниями наносов, приносимых потоком. .При этом повышается надежность дамб и уменьшаются фильтрационные потери из канала за счот сознания мощного кольматационного слоя, уменьшаются объемы очистки на нижорасположешшх участках канала, упро-и'дотся производство работ при расширении канала - для увеличения 'пропускной способности и т.п.

В повышении качества эксплуатации оросительных систем Каракалпакии большую роль играот улучшение водозабора в магистральные каналы из реки. В настоящее время применявшийся ранее несовершенный йесплотинный водозабор на основных каналах Северной зоны заменой приплотинннм. Анализ условий работы Тахиаташского гидроузла, введенного в эксплуатацию в 1973 г., показал, что они существенно отличаются от предусматривающихся проектом вследствие уменьшения жидкого стока в нижнем точении роки Лмударьи из-за возрастающего разбора воды на орошонио в ее сродном точении.

Нзмононие режима жидкого и твердого стоков в связи с умоньшонном водности роки Лмударьи в нижнем течонии и регулирование этих стоков Туямуюнским водохранилицным узлом существенно изменяют ход руслового процесса на участках Туямуюн-Тахиатап и нижо Тахнаташского гидроузла. В прошлом на этих участках (особенно' вышо теснин Тахнаташ) часто наблюдались интенсивные размывы (дойгш) борегов реки, подмывы и разрушения оросительных каналов, дамб обвалования, головных сооружений каналов, причинявшие большие ущербы народному ■хозяйству.

Исследования, выполненные в настоящей работо, являются

продолжением труда отечественных ученых, осуществивших решение многих важных задач проблемы: Абальянца С.Х., Айва- i зяна О.М., Алиева Т.А., Альтшуля А.Д., Алтунина С.Т., Алту-нина B.C., Барышникова Н.Б., Векслера А.Б., Гиргид.-ова А.Д.,1 Гришанина К.В., Грушевского М.С., Деболъского В.К., Донен- -берга В.М., Келезнякова Г.В., Животовского Б.А., Знаменской Н.С., Ибад-Заде Ю.А., ИсмаЕилопяГД., Карасйва И.Ф., Маго-мецовой A.B., (.Течитова И.И., Михалёва М.А., Михневича О.И., Мирцхулава Ц.Е., Мишуева A.B., Мухамедова A.M., Правдивца Ю.П., Габковой Е.К., РжаницииаН.А., Снищенко Б.Ф., Чалова P.C., Шапиро Х.Ш., Шеренкова И.А., Ширшова А.Н., Штеренлих-та Д.В., Шумакова Б.Б. и многих других.

Целью исследований является разработка методовмсчета и регулирования русловых процессов в низовьях р.Амударьи и бьефах гидроузлов и в каналах о практическим использованием достигнутых результатов для обеспечения водопоцачи и упоря- ■ дочения наносного режима стока, увеличения пропускной спо- : собности реконструируемых каналов путем саморазмыва и фор- мированиа устойчивых русел в каналах с избыточной площадью сечения в условиях дельты и нижнего течения реки Амударьи.

Для достижения этой цели потребовалось решение следую- > щих задач:

- изучение руслоформирующих процессов в низовьях реки Амударьи, в бьефах гидроузлов и разработка инженерных мероприятий по борьбе с вредными воздействиями воды (стока);

- выполнение натурах гидравлических исследований по формированию устойчивого русла путем осаждения наносов на

участках каналов о избыточной площадью сечения, возводимых I при насыпке дамб из внутренних резервов;

- изучение процессов формирования русел при реконструкции сечений каналов способом саморазмыва;

- систематизация данных экспериментов и разработка теоретических и полуэмпирических методов для расчета параметров каналов в мелкопесчаных грунтах.

Защищаемые положения. Ка защиту выносятся:

- данные натурных наблюдений автора, начиная с 1966 года по настоящее время о руслоформирующих процессах на каналах низовья реки Амуцарьи с учетом режимов работ гидроузлов;

- методы расчета формирования сечения при реконструкции канала путем саморазмыва для увеличения его пропускной способности;

.- научные основы и методы расчета гидродинамической устойчивости каналов с повышенной мутностью, учитывающие направленность и закономерности развития русловых режимов, в различных эксплуатационных условиях;

- методы регулирования русловых процессов и повышения эксплуатационной надежности мелиоративных систем, каналов и гидроузлов.

Научная новизна заключается в том, что:■

- в результате проведенных натурных исследований получены новые данные о характере трансформации русел каналов и рек в мелкопесчаных грунтах;

- разработана, новая технология строительства ■каналов

в полусвязных и несвязных грунтах на пропуск потребного расхода воды и образования устойчивости путем осаждения наносов при наличии избыточной площади поперечного сечения русла на участках каналов в высоких дамбах (при их насыпке из грунта внутренних резервов);

- разработаны методы реконструкции каналов споообом саморазмыва для увеличения его пропускной способности;

- получено расчетное выражение, учитывающее влияние поперечной циркуляции на формирование гидродинамической устойчивости сечения русла; . ..

- разработаны методы расчета гидравлических элементов самоформиругсщихся русел каналов в ыелкопесчаных грунтах при стационарном и нестационарном течении воды, главным преимуществом которых является повышение надежности дамб и уменьшение фильтрационных потерь из канала за счет образования колшатационного слоя по периметру сечения русла, а также уменьшение объемов очистки на нижерасположенных участках канала;

- разработан метод регулирования русловых процессов эа счет строительства траверсных дамб и повышения надежнооти мелиоративных систем, каналов и гидроузлов.

Практическая ценность результатов исследований. Результаты исследований позволили разработать практические рекомендации по эксплуатации крупных гидроузлов и оросительных каналов в условиях нижнего течения я дельты реки Амударьи и решить ряд практик эских задач' реконструкции действующих каналов, связанных с увеличением пропускной способности и спрямления криволинейных участков, проходящих в тяжелых ус-

ловиях косогоров.

Достоверность полученных результатов подтверждена разносторонним комплексом натурных и лабораторных исследований, а также многолетней производственной проверкой, разработанных рекомендаций в низовьях реки Амударьи.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований внедрены в практику эксплуатации Тахиаташского гид- : роузла и крупных каналов в нижнем течения реки Амударьи.

Метод формирования русла канала для увеличения пропускной способности за счет саморазмыва систематически возрастающими расходами водоподачи практически осуществляется на магистральном канале Кызкеткен.

Формирование русла заилением на участках избыточного сечения каналов производилось на участках спрямления излучин каналов Бозяб (протяженность 1,5 км) и им.Ленина (протяженность 3,5 юл), построенных в высоких дамбах (взамен обхода низпн каналами с кооогорными участками, эксплуатация которых осложнялась частыми прорывши дамб).

Аппобация работы: материалы диссертации доложены и об-оулдены на: заседании советов отделов эксплуатации гидромелиоративных систем я регулирования русел среднеазиатского научно-исследовательского института ирригации (САНШРИ г.Ташкент, 1905), кафедры-мелиорации Ташкентского института июкеноров ирригации и механизации сельского хозяйства (Ташкент, 1987 г.), научном совете Каракалпакского филиала академии наук УзССР (г.Нукус, 1989 г.), на техническом совете государственного проектного института "Аралвоцпроект" (г.Нуг кус, 1992 г.), техническом совете Каракалпакского филиала

проектного института "Согазгипроводхлопок" (г.Нукус,1992 г,), техническом совете проектного института "Узгипроводхоз" • (г.Ташкент, 1986 г.), всесоюзном совещании по переброске вод сибирских рек (г.Нукус, 1986 г.), IX Международном конгрессе по ирригации и дренажу (23.07-3.08.75 г., г.Москва) и всемирной научной конференции по защите Арала (г.Нукуо, , 1992 г.).

Материалы исследований по теме диссертации опубликованы 1 в 15 печатных работах с общим объемом 36,5 печатных листов. , Основные из них указаны в конце автореферата.

Структура и объем работы; диссертация объемом 320 страниц машинописного текста содержит 53 рисунка, 39 таблиц; • список литературы 176 наименований, из них 8 - на иностранных языках. .

В первой главе приведена характеристика наиболее крупных оросительных систем низовий р.Амударьи. Рассмотрены состояние оросительных каналов, значение КПД по группам каналов в зависимости от наносного режима их работы, связь гра- ' фика воцоподачи с режимом орошения сельхозкультур. Даны рекомендации по улучшению технического состояния оросительных каналов Каракалпакии.

Участки нижнего течения и дельты р.Амударьи между створом Туямуюн и Аральским морем являются одним из древнейших очагов орошаемого земледелия. От р.Амударьи отходит наиболь-, шее число каналов (Ташсака, Пахтаарна, Юшчниязбай, Советяб, .ш.Ленина, Глзкеткен и ряд более мелких), большинство которых имеет многовековую историю.

Расположенные на территория нижнего течения и дельты р.Амударьи Республика Каракалпакстая и два крупные области Хорезмская и Ташаузская имеют большие возможности для развития многоотраслевого сельского хозяйства на основе орошаемого земледелия. Согласно проведенным почвенным обследованиям, при коэффициенте земельного использования КЗИ=0,65 зона современного орошения только в Республике Каракалпак-стан составляет 900 тыс.га. В 1984 г. на этой площади фактически >.спользовалось под поливныэ культуры около 400 тыс.га. Остальные 500 тыс.га представляют собой целинные залежные и переложные земли (табл.1 и 2).

Таблица I

Площади орошаемых земель Роспублики Каракаллакстан

Оросительная система ¡Общая ¡площадь ¡тыс.га 1 ¡Орошено ,!на 1984г ¡тыс.га 1 ¡Пригодная к орошениям, но не исполъ-»зуемая площадь, ! тис.га

Т ! 2 ! 3 ! 4

Канала Пахтаарна 114,3 86,0 28,3

Канала Килчак-Бозяб 42,6 27,7 14,9

Всего по южной зоне 156,9 ИЗ/7 43,2

Канала им.Ленина 196,5 116,4 180,1

Канала Кызкеткен 446,6 170,0 276,6

Всего по северной зоне 743,1 ' 286,4 456,7

Всего по Глракалпак-'

стану . 900,0 400,0 500,0

' Таблица 2

Увеличение орошаемых площадей Каракалпакстана за 9 лет

Орошаемые площади и их использование, тыс.га ! V оды

. ¡1975 ! 1981 ! 1984

1 I 2 ' 3 t 4

Всего по Каракалпакстану 250,1 368,1 ' 400,4

В том числе под посевы:

хлопчатника 124,0 • 134,4'' 138,8

риса 37,2 ' 66,0 83,4

Из табл.2 следует, что в то время, как общая площадь орошаемых земель Республики Каракалпакии увеличилась с 250,1 (1975 г.) до 368,1 (1981 г.) тыо.га, т.е. на 118 тыо. га или на 475?, площадь посевов риса возрасла по сравнении о 1975 г. .

В этой главе приведено существующее положение крупных оросительных систем: Кызкеткенской, Ленинской и Пахтаарнин-ской. Описан рост расходов воды, связанный с расширением посевных площадей, объем заиления и очистка каналов от наносов, оснащенность инженерными сооружениями и другие характеристики каналов, распределителей и оросительных сетей.

Фактическая норма промывных поливов по Каракалпакской АССР колеблется от 4500 до 6500 м3/га брутто. В северной зоне автономной республики засоленные земли промывают, так называемым, дамбовым способом, при котором промывной участок разбивают на крупные чеки, обвалованные дамбами высотой

1,0 м и более. Промывка производится повышенными нормами от 5,5 до 6,5 тыс.м3/га (нетто). Увеличение промывных норм против оптимальных объясняется тем, что мелкая оросительная ••сеть в зоне существующего (старого) орошения еще не переустроена в соответствия с современными требованиями, а капитальная планировка поливных участков, как правило, не произведена или еще не закончена. Зместо 8 поливов хлопчатника с поливными нормами от 600 до 900 м3/с фактически в северной и южной зонах Каракалпакии за вегетацию проводят от 2 до 4 поливов, но с более высокими поливными нормами, составляющими от 1000 до 1200 м3/га.

Поступление в оросительные каналы Каракалпакии во время водоподачи большого количества амударьинских наносов (63 мля.м3 в год) вызывает интенсивное заиление, уменьшающее их пропускную способность. Поэтому в целях восстановления пропускной способности почти на всех каналах выполняются большие объемы земляных работ по очистке от наносных отложений.

До 1974>;г. согласно данным измерений, в' створе Чатлы средняя мутность воды в р.Амударье в период ГУ-IX месяцев изменилась от 1,8 до 5 кг/м3 при среднемноголетней величине 2,96 кг/м3. После ввода в 1974 г. в эксплуатацию Тахиаташс-кого гидроузла среднемноголетняя мутность воды в ее верхнем бьефе уменьшилась до 1,4 кг/м3 или более чем в два раза. Ввод в действие в 1982 г. Туямуюнского воцохранилищного гидроузла привел к новому,еще большемууменьшению мутности, которая в верхнем бьефе Тахиаташского гидроузла в 1982-1983 гг. составила всего 0,5-0,6 кг/м3. Такое уменьшение мутности,

связанное с аккумуляцией наносов в верхнем бьефе Тахиаташо-кого гидроузла и в Туямуганском водохранилище, вызвало резкое сокращение поступления наносов в оросительные системы.

Для ослабления заиления весьма "эффективным является регулирование поступающего в системы твердого сток.'» путем сосредоточенного осаждения наиболее крупных фракции наносов на участках каналов, специально выделенных для устройства головного внутрисистемного отстойника. Он располагается в мостах, где имеются условия для складирования продуктов очистки или сброса их в речной сток. Удаление отложившихся наносов из канала механизмами не вызывает каких-либо осложнений.

Вторая глава посвящена головному водозабору в нижнем течении и цельте р.Амударьи и влиянию на обеспечение водопода-чи плановых расходов на промывные поливы.

Блуждание многорукавного русла р.;АмУИарьи не только затрудняет обеспечение плановых расходов водоподачи из обмелевших рукавов, протоков или изменившей русло реки, но и создает угрозу подмыва, разрушения головного регулятора или головного участка магистрального канала, когда речной поток наваливается на берег и размывает его.

В 1972 и 1973 гг. автор участвовал в работе экспедиции САНИИРИ, которая изучала цейгиш и гидравлические элементы русла р.Амударьи в районе города и пристани Турткуль.

На рассматриваемом участке реки при прохождении расходов воды 3000 м3/с и больше русло полностью заполнялось водой и > динамическая ось потока выпрямлялась; При уменьшении расхода.

' воды в реке до 2000 м3/о прямолинейность динамической оси I потока сохранялась на отдельных участках. Дальнейшее умень-! шение расхода вызвало интенсивное заиление русла на створах, I лежащих ниже рассматриваемого участка, что можно рассматривать как потерю устойчивости, связанную с ослаблением энергии потока.

Стрежень потока на дейгишируемом участке в июне 1972 г. располагался в средней части русла глубиной до 4,5 м. На нижележащем участке о более широким руслом(300-500 м) средняя глубина воды, вследствие подъема дна, вызванного интенсивны! отложением наносов, не превышала 0,8 м. Речной поток в результате, воз действия наносных отложений, сосредотачивавшихся в левой части русла, круто поворачивал вправо. Речное русло снова резко сужалось, создавая свал потока к берегу со скоростями до 5-6 м/с, которые интенсивно его размывали. Продукты размыва, нагружая поток дополнительными наносами, увеличивали его цутность на нижних створах до 10-12 кг/м3.

Наиболее эффективными мерами для борьбы с цейгишем в нижнем течения р.Амударьи являются: выполнение речного русла в районе цейгишируемого участка путем спрямления крутых излучин, создающих свал потока к берегу, и регулирование русла реки на большой длине системами поперечных земляных траверс (дамб).

В последние годы большое распространение в районах шной зоны Каракалпакия и Хорезмской области получило регулирование русла р.Амударьи поперечными -земляными траверсными дамбами. В его основу положены два обстоятельства: во-первюс,

действие дамб на поток создает зоны слабых водоворотных течений перец берегом. За счет интенсивного осаждения речных наносов в зонах быстро образуются отмели (каирные земли), в последующем пригодные под посевы сельхозкультур, что дает реальную возможность получения прироста посевных площадей; во-вторых, интенсивность смыва головной части дамбы не превышает наибольшую интенсивность смыва берега дейгишем. Поэтому при применяемых длинах дамб нельзя ожидать их полного смыва к концу половодья. Это позволяет после прекращения интенсивного размыва быстро восстановить смытые части дамб на-, мывом земснарядами и к началу паводков следующего года ввести их в работу.

В третьей главе анализируется опыт эксплуатации Тахиаташ-ского гидроузла, влияние маневрирования затворами и изменение уровней поред плотиной на наносный режим в отворе водозабора и в отходящих от узла каналах. Подробно рассмотрены ход русловых процессов в верхнем и нижнем бьефах узла; результаты натурных исследований этих процоссов, проведенных Каракалпакским отделом САНИИРИ. Разработана методика по контролю за ходом формирования в процессе дальнейшей эксплуатации гидроузла с использованием материалов наблюдений службы эксплуатации за уровнями в верхнем и нижнем бьефах.

Тахиаташский плотинный гидроузел, обеспечивающий устойчивый водозабор в оросительные системы каналов им.Ленина и Кызкеткен, построен по проекту института "Средазгипроводхло-пок" и введен б эксплуатацию в 1974 г. Гидроузел является | низконапорным с двухсторонним водозабором. Водозаборы кана-

лов левого и правого берегов удалены от плотины вверх по течению и расположены в разных створах.

. Результаты выполненных исследований на Тахиаташском гидроузле позволили проверить методику расчетов заиления верхнего и размыва нижнего бьефов.

В четвертой главе рассмотрены результаты натурных исследований деформации русел забирающих воду в районе Тахнаташс-кого гидроузла магистральных каналов и их распределителей после ввода узла в эксплуатацию. Показано, что в результате подпоров уровней воды в верхнем бьефе узла плотиной, гидравлический и наносный режимы работы каналов оущественно изменились по сравнению с ракимами, протекавшим до постройки плотины. Причем в каналах стало наблюдаться периодическое чередование заиления и размыва русла. Это позволило рекомендовать сокращение ежегодных очисток каналов от наносных отложений. Вследствие систематического увеличения пропускаемых расходов преобладающее значение получили размывы русла, в результате которых пропускная способность магистрального ка- ■ нала Кызкеткен увеличилась более чем в два раза без затрат на строительные работы по его расширению. Это позволяет широко рекомендовать при реконструкции каналов низовий р.Лмударьи формирование их русла естественным саморазмывом за счот постепенного увеличения расходов водоподачл.

Увеличение посевных площадей за счет освоения внутрисистемных резервов и земель нового орошения, относящихся к магистральным каналам л основным распределителям существующих оросительных систем Каракалпакии, требуот систематического , увеличения расходов водоподачл магистральных каналов и рас-

пределителей, а, следовательно, постоянного повышения их пропускной способности.

Если ежегодно расширять и углублять каналы так, чтобы увеличение пропускной способности соответствовало увеличении расхода воцоподачи только для орошения дополнительной плоца-ди, то экономическая эффективность производимых работ снизится за счет ежегодных затрат на организацию их производства. Наиболее полное соответствие между ежегодным увеличением расходов водоподачи и повышением пропускной способности действующих каналов дает саморазмыв их русла, вызываемый про- ч пуском ежегодно увеличивающихся расходов. Это подтверждает многолетний опыт реконструкции о увеличением пропускной спо-, собности саморазмывом, проведенной на магистральных каналах Кызквткен, им.Ленина, Куванышдкарма и Кегейли.

Переход к плотинному водозабору не только позволил уве- ! личить расходы воды, подаваемые магистральными каналами, в расходы отходящих от них распределителей, но и изменил наносный режим самих каналов.

Натурные исследования процесса саморазмыва на канале Кызкеткен проводил САНШРИ с 1975 по 1978 гг. с целы) изуче-, ния зависимости хода деформации русла от режима водоподачи и мутности воды в верхнем бьефе Тахиаташского гидроузла.Кроме того изучалось влияние деформации русла канала на гидравлическое сопротивление течению и величину фильтрационных потерь. _

Русло канала КнпкеткеН деформируется одновременно по всей длине, но с чередованием процессов размыва и заиления по времени.

Анализ данных исследований показывает, что объемы размыва русла канала Кызкеткен за год, вызванные пропуском повышенных расходов воды, после ввода в действие Тахиаташского 1 гидроузла, относительно невелики. Наблюдаемое к настоящему времени значительное увеличение пропусхной способности канала, по сравнению о проектом, достигнуто не только за счет многолетнего размыва русла увеличенными расходами водоподачи (оообонно возраставшими пооле ввода узла в действие), но также за счет повышения на 0,5 м и более предельно-максимального уровня воды в канале (и соответствующего повышения отметок гребня дамб).

Пятая глава посвящена научению процессов формирования устойчивых сечений каналов в собственных отложениях методом постепенного заиления, который целесообразно применять при строительстве участков канала в высоких дамбах, отсыпаемых иа грунта внутренних резервов (закладываемых на дне канала). Стрг тельетво таких участков прежде всего следует осуществлять при опрямлении излучин каналов,' построенных в обход ни-эия дамбы кооогорных участков, которые часто прорываются.Рассмотрены результаты натурных исследований опытных спрямлений каналов Бозяб и им.Ленина, подтверждающие эффективность метода и показывайте ряд существенных преимуществ его применения. В результате обработки материалов исследований, проведенных под руководством и при участии автора, получены формулы для определения устойчивых размеров русла й предельно допустимого расстояния между дамбами, а также решение других вопросов, связанных о практическим использованием метода.

Низовья р.Амударьи характеризуются выраженным чаш ко образу ным рельефом с большим числом замкнутых понижений достаточно крупных размеров в плане и разностью в отметках 1-2 м и более. Поэтому большинство оросительных каналов Каракалпакии для обеспечения командования над орошаемыми площадями проходит по водоразделам между понижениями или в обход наиболее низких точек понижения по его склону, образуя кооогорный участок. Все это создает большую извилистость каналов в плане, увеличивая их длину и соответственно потери воды на фильтрацию (что ухудшает мелиоративное состояние прилегающих культурных земель).

Поэтому при проведении реконструкции каналов целесообразно спрямлять их оси в плане, возводить по трассе спрямления дамбы необходимой высоты. Хотя действующие ТУ на строительство каналов предусматривают на участках высоких дамб подсыпку дна до проектных отметок, целесообразность этого при реконструкции оросительных каналов, транспортирующих воды с большим содержанием мелкопесчаных наносов, представляется сомнительной. Следовательно, подсыпка дна на участках спрямления канала в дамбах может быть заменена наращением дна за счет заиления. Это не только уменьшает объемы строи- ; тельных работ, но и сокращает (на весь период заиления) количество наносов, проносимых потоком вниз по течению. Тем самым уменьшаются возможные объемы отложения наносов в низовых каналах и соответствующие объемы их годовых очисток.

Дальнейшее развитие идеи о замене подсыпки дна в спрямлении нацащиванием его за счет осаждения наносов (заиления) привело к выводу о возможности искусственного заглубления

дна межпу дамбами с использованием 'вынимаемого грунта для отсыпки тела дамб. Такие "внутренние" резервы, закладываемые на дне спрямления между насыпаемыми дамбами, увеличивают начальные площади его поперечных сечений. Поэтому сразу после ввода спрямления в действие скорости течения в его сечениях оказываются значительно меньше проектных скоростей течения в канале. Это вызывает интенсивное осаждение наносов и быстрый подъем дна (при правильном выборе расстояния между дамбами), а также некоторое сужение русла за счет отложения наносов на внутренних откосах. Таким образом, сущность предлагаемого метода заключается в том, что на участке спрямления дамбы отсыпаются из грунта внутренние резервы, заложенные на дно канала между ними. После ввода спрямления в действие окончательные элементы поперечных сечений его русла формируются за счет естественного осаждения мелкопесчаных наносов, поступаю^ щих чорез входной створ вместе о оросительной водой. Грунт внутренних резервов разрабатывается экскаваторами и перемещается в тело отсыпаемых дамб. Эксплуатация вводимого в действие спрямления сколько-нибудь серьезных затруднений но вызывает, так как в первые годы поток воды протекает через его увеличенные сечения с низкими скоростями, не способными размывать берега. Через 1-2 года работы в нем формируется устойчивое суженное русло с берегами, покрытыми илистой коль-матационной пленкой, выдерживающей высокие скорости течения.

Впервые описанный метод был применен и исследован в 1964-1968 гг. по предложению автора я под его руководством на пвух опытных участках каналов. Первый располагался в конл цевой части канала Бозяб .на территории Еарунийского района.

Протяженность изучаемого участка составляла 2,5 км, а длина спрямления 1,5 км. Второй участок располагался в хвостовой части канала им.Ленина (ниже 73 км) на территории 1^нградс-кого района, где канал обходил больщую низину, образуя петлю длиной 6,5 км. Длина спрямления составляла 3,5 км, т.е. длина канала уменьшалась на 3 км. Пропуокная способность канала в отворе спрямления была й = 55 м3/с. На обоих участках были организованы систематические наблюдения за формированием сечения русла с проведением периодических промеров. * '

В процессе полевых исследований спрямлений каналов им.Лет» нина и Бозяб были получены гидравлические и наносные характе-' ристики исследовавшихся участков. Построены по полученным натурным данным графики изменения относительной мутнооти по длине и по времени (рис.1).

На рис.2 показаны построенные графики зависимости нагрузт ки потока от глубины и скорости течения. Нанесенные на гра- , фиках натурные точки описываются формулами:

рЯ^Шп)0'76.

По современным воззрениям наносы поддерживаются во взвешенном состоянии восходящими пульсационными скоростями, ко- ' торые зарождаются в зоне придонного слоя между основным тур- -булентным потоком и твердым дном. При определенных гидравлических условиях устанавливается равенство между количеством Заносов, поднимающихся вверх за. счет энергии пульсации, я количеством наносов, опускающихся вниз под действием силы тяжести. Для этих условий можно яалисать следующее уравнение баланса энергии (рис.3): 6р ч (3) '

20

(1Г (2)

Рзе.1. График изменения относительной мутностир :рв з степени осветления потока

Р~0-Р '■ р0 )-Ю0 в % по длине участка спрямления канала ел..Меняна для различных моментов наблюдений: I - затер 18/1Х-56 г.; 2 - 18/У-67 г.: 3 - 24/У1-67 г.": 4 - 13/УП-67 г.; 5 - 5/УС-67 г.; 6 - 24/УЕ-67 г.

Рис.2. График зависимости нагрузки потока наносами рУ? от глубины (комплекса)^' , т.е."влекущей силы):

I - канал им.Ленина; 1967 г.; 2 - канал Бозяб, 1967 г.

рд г'

* .МММг

1; •■ ! ! 1 ! ! 1 ! 1

1 1 1. 1 ! ^ 1 1 1 [

1 ! I \ |

1 .1 У 1 1 !

ГГ>Ч 1 1 1 1 1

! ! | _М ..! . М

у 1* ! 1 ! 1 р_,1

/ 1 1 1 МММ

/1 • I I 1 • 1 1 И 1 1 1

е/ и а н а г* /г ег ез и и

А

м

Рас.З. График зависимости нагрузки потока наносамиуоП^ от скорости течения (комплекса ):

I - спрямление канала им.Ленина; 2- канал БозяЗ

На рис.4 показаны натурные точки , нанесенные

в соответствии с данными исследований опытных спрямлений,а также измерений в руслах действующих каналов.

Как следует из рио.4, при угловом коэффициенте К=0,10 прямая проходит в средней части зоны натурных точек (I), нанесенных по данным исследований спрямления канала им.Ленина в 1967 г. Причем через верхнюю границу этой зоны проходит прямая с коэффициентом К=0,13, который, следовательно, можно принять в качестве предельного, обеспечивающего устойчивое протекание потока в первые моменты ввода спрямления в действие (фактическая ширина русла в спрямлениях в начале его формирования в отдельных створах соответствовала и большим значениям К=0,15-0,16).

Прямая с коэффициентом К=0,08 проходит через нижнюю границу зоны всех опытных точек, нанесенных по данным исследований спрямления канала им.Ленина в 1967-1968 гг. и выражается формулой:

8=0.081РР . (4)

Опытные точки, нанесенные по результатам натурных исследований спрямления канала им.Ленина в 1976-1978 гг. (4), спрямления канала Бозяб (7) и действующих русел каналов К&-гейли (6) и им.Ленина (8), сосредотачиваются в основном вблизи прямых с угловым коэффициентом К=0,06-0,05.

Около прямой с К=0,05 сосредотачиваются точки, нанесен. ные по данным измерений на канале Кызкеткен, которые однако имеют сильный разброс, вытягивающий их вдоль оси ]/-?- (что можно рассматривать как независимость ширины по урезу воды В от комплекса ( объясняемую слабой размываем9стью бв-

регов, сложенных суглинистыми грунтами, при интенсивном размыве песчаного дна в процессе возрастания расходов водопода-

В соответствии с произведенным анализом расположения натурных точек на рис.4 по отношению к прямым можно рекомендовать:

- в случае формирования дна и береговых откосов русла из мэллопеочаяых отложений принимать значение К=0,065, т.е. расчеты производить по формуле:

- в случае, если береговые откосы самоформирующегося русла сложены связными суглинистыми или супесчаными грунтами, под воздействием длительного процесса переформирования грунты могут уплотняться за счет отложения мелких илистых частиц кольматации. Значение коэффициента К следует уменьшить до К=0,06. Приведенные дачные согласуется о результатами исследований Х.Ш.ШАПИРО и Т.А.АЛИЕВА на каналах Туркменистана;

- если канала находятся в устойчивом состоянии длительное время (как, например, каналы Кызкеткен, им.Ленина, Ке-гэйли, Куванышджарма) или имеют ложе, сложенное тяжелыми глинистыми грунтами естественной плотности, значение коэффициента К можно уменьшить до К=0,05.

Обработка данных наших полевых исследований (рис.5 и 6) позволила получить формулы, определяющие ширину устойчивого русла по урезу воды в зависимости от расхода (или средней глубины), продольного уклона и нагрузки потока наносами:

чи).

(5)

(С)

to o>

Рис.4. Зависимость ширины потока "3" от

(по формуле (6):

I - спрямление канала им.Ленина, 1967г.; 2 - спрямление канала им.Ленина, IS68 г.; 3 - спрямление канала та.Ленина, 1978г.; 4 - спрямление канала им.Ленина,1976-1978 гг.: 5 - канал Кызкеткен, 1975-1978 гг; 6 - канал Кегейли, 1975-1978гг.; 7 - спрямление канала БозяЗ, 1967 г.; 8 - канал им.Ленина, 1976-1978 гг.

//

Д

0 е ^ Л

0 0

о

/

/ г

«V / 0

!

ап

хсоо

о 1

Д

х-*

I

Рис.5. График зависимости устойчивой ширины "3й от комплекса

I

I - спрямление канала им.Ленина, 1967 г.; 2 - каналы Бозяб ГКО им.Ленина; 3 - спрямление канала Бозяб.

о

х-1

д-1

А-Ч

а-е.

та

то

Рно.б. Зависимость .устойчивой ширины по урезу воды "В" от комплекса и по данным натурных измерений:

I - спрямление канала им.Ленина; 2 - спрямление ганала Бозяб; 3 - капал им.Ленина ГК I и 30;.4 - канал Кенегес п Ку-лабад; 5 - канал Кегейли.

(Я

Данные на рис.5 и 6 соответствуют предельному насыщению потока наносами, определящемуся из условия достаточного постоянного значения мутности в пределах участка наблюдений.

ПТестая глава посвящена общетеоретическим вопросам деформации русел каналов и разработке мероприятий по их регулировало в процессе эксплуатации.

Рассмотрон вопрос влияния поперечной циркуляции на формирование русла. На основе обобщения 'и анализа классических и современных работ ряда ученых (Г.В.Чуковский, А.И.Лооиовс-кий, М.В.Потапов, А.Я.Милович, Б.А.Фидман, Н.П.Зрелов, A.C. Офицеров, О.Ф.Васильев, В.П.Рогунович, Е.К.Рабкова, i.Д.Слипов и др.) диссертантом разработан принцип расчета поперечной циркуляции и ее влияния на формирование устойчивого профиля русла в однородных и неоднородных по крупности несвязных грунтах.

Для определения продолжительности распространения размыва^ на длину и величину понижения уровня воды а 2 получены следующие приближенные формулы:

1.1? -lo'SГ* 2» "

JК, (lOp -CÜH) + K2iвр +

(8)

где a - транспортирующие способности потока при

расчетном расхода воды в начальном створе до деформации и в

размытом русле, кг/с\UJp- , и)н - живые сечения потока при

расчетном расходе в размытом русле и в начальном створе до о

деформации, м ; Н - оредняя высота берегов над уровнем воды при раочетном расходе в начальном створе до деформации;

1И - продольный уклон канала при раочетном расходе QP на длине русла 6 ; к, , Кг , К5 - коэффициенты, учитывающие характер изменения Шн , 2 и Н по длине {xt — К2~К3=

«0,5 )\fn - объемный вес размываемого грунта, кг/м3; Bp н Вн - ширины по урезу воды при расчетном расходе в размытом русле и в начальном створе до деформации, м; -длина учаотка канала, км; t - понижение уровня воды в начальном створе за время размыва tp ; Пр и пм - коэффициен ты шероховатости размытого русла и русла до деформации ; , hcp и - средняя глубипа при расчетном расходе размыто-

го русла и начального сечения до деформации.

В случав формирования русла в сбоях отложениях, время заиления определяется по формуле:

. (10)

где - транспортирующая способность сформировавшегося . заиленного русла, кг/см3; при £х = Рспр = 0,5; К^ =1,0 соответствует полному заилению русла.

В диссертации проанализированы существующие критериальные зависимости, установленные отечественными и зарубежными учеными для расчета гидравлических параметров русел рак и каналов. Выведены следующие формулы:

„ ( а г

&~А*\ТПГ1 ' (12)

от^да

утг-- (13)

Эмпирические коэффициенты этих формул и учитывает влияние шероховатости, формы заложения откосов и переходов ОТ Ь К Ьтах .

Для определения значений коэффициентов Ав и Аь этих формул использованы данные натурных измерений, осуществленных в 1966-1967 гг. на каналах им.Леника и Гозяб, а также данные других авторов. При составлении таблиц ообраяные данные систематизировались по трем группам грунтовых условий ложа каналов, отмеченных в заголовке каждой таблицы.

На рис.7, 8 показаны натурные точки в координатах: ВЧ( ® ) , и *^f(-§-) ДЛЯ каждой группы грунтовых условий. Численные значения коэффициентов Ав я в формулах (II) и (12) для различных грунтовых условий приведены в табл.3.

■10

71

■«О

Ш,

■ в»

•4)

70

г#

о 9

/исР.

£-0 I- о з-д

Г- + 7 □

$ 1Г

л/

л?

18

т

и

. Л

Рио.7. Зависимость уотойчивой ширины потока В от )

I - русло-в ывлкопосчаных грунтах; 2 - русло в супесчаных грунтах; 3 - русло в глинистых грунтах.

Рио.8. Зависимость средней глубины потока Л от (-¡г^-) I -спрямление канала им.Ленина: в 1967, 1968, 1978 гг.; 2 - то же; 3 - канал фванышджарма; 4 - канал Кегейли ПИ 5; 5 - то же « ПК 5-190; 6 - канал им.Ленина, головная часть; 7 - канал Кызкеткен; 8 - Каракумский канал им.Ленина

Таблица 3

. Численные значения параметров Л^ и Ад в формалах (II) и (12)

Группа !Характеристика грунтовых ! грунтовых !условий русла ! условий ! 1 н | Ал ! А в ! н

I Русло в собственных отло-

жениях из мелкопесчаных

грунтов 0,049 1,35 27,55

2 Русло в супесчаных грун-

тах, уплотненных у бере-

гов кольматацией илисты-

ми частицами и закреп-

ленных корпяыи водолюби-

вой растительности 0,060 1,05 17,50

3 Русло в тяжелых сугли-

нистых и глинистых грун-

тах 0,066 0,85 12,88

При практическом использовании формул (II) и (12) для раочета новых и реконструируемых каналов в уоловиях Каракалпакии целесообразно принимать входящую в них динамическую окорость 1/# о учетом руслоформирупцих процессов.

Согласно данным исследований, проводившимся в ототойни-ках при режиме осаждения (йсаманкараев С., 1973 г.), максимальная гидравлическая крупность наносов, проходящих вниз по течению, может приниматься разной

0,5 V» . (14)

Данные натурных измерений на каналах Каракалпакии пока-

зывают, что на высоте 10-15 см от дна наибольшая крупность частиц, находящихся во взвешенном состоянии, может быть при-, нята равнойй^ях =0,85 24 • а при дальнейшем приближении ко дну даже равной И^гах . Исходя из этого, элементы русла канала следует определять по формулам (II) и (12) при:

г • 1

U, =Н'гг,вх, • (15)

где Wmax - максимальная гидравлическая крупность частиц гру.' та дна, не взвешиваемых потоком.

Подставляя в формулу (II) общее выражение динамичеокой скорости = ^^' и решая относительно h , получим

tO.S, Q ft ■ :

. (I6)

В диссертации приведены частные формулы для определения элементов устойчивого русла. По изложенному методу дан при- ■ мер гидравлического расчета крупного эемляного канала и сопоставление полученных данных о расчетными данными других авторов.

В седьмой главе рассмотрена экономическая эффективность формирования сечений каналов путем размыва и заиления.

В заключении работы отмечается, что рассмотренные в ней вопросы эксплуатации оросительных систем Каракалпакии, несмотря на недостаточную полноту, представляют определенный научный и практический интерес для народного хозяйства Республики Каракалпакстан и других орошаемых зон Средней Азии.

Основные результаты исследований

1. Каракалпакия, расположенная на территории нижнего течения и дельты р.Амударьи, имеет больше площади пригодных для орошения пахотноспоообных земель, из которых в настоящее время используется всего около 30%. Это позволяет республике ежегодно увеличивать посевные под посевы хлопчатника, риса л других ценных сельхозкультур за счет прироста земель нового орошения.

2. Основным источником для земель старого и нового орошения Каракалпакии является река Амуцарья, воды которой подаются на эти земли тремя крупнейшими оросительными системами межрайонных каналов: Пахтаарна, им.Ленина и Кызкеткен, а также несколькими небольшими каналами внутрирайонного значения.

Магистральные каналы этих систем в основном были построены в конца 30-х начале 40-х годов в процесое упорядочения головного питания оросительных каналов Хорезмского оазиса за счет объединения мелких систем в более крупные и оборудование головных участков инженерными регулирующими сооружениями и головными отстойниками для уменьшения поступления в каналы мелкопесчаных наносов. В качестве распределительной и оросительной сети на землях старого орошения большинства систем используются старые каналы неинжэнерного типа, имеющие большую извилистость в плане (обусловленную чашкообразным рельефом местности) и низкое техническое состояние, осложняющее их эксплуатацию и снижащее коэффициент полезного действия,

который на превышает 52%.

3. Начавшееся после 60-х годов интенсивное расширение посевных площадей Каракалпакии за счет нового орошения и освоения земель древнего орошения (в южной зоне) требует реконструкции магистральных каналов и крупных распределителей о увеличением их пропускной способности и улучшения технического состояния всех каналов о оборудованием их инженерными гидротехническими сооружениями для регулирования водопо-дач"; улучшения участков каналов, проходящих в дамбах, и од щего повышения КПД и КЗИ оросительных систем.

4. Осуществленное в конце 30-х начале 40-х'годов переустройство головного питания оросительных каналов, заменившее существовавший ранее бесплотинный водозабор местного типа бесплотинным водозабором инженерного типа, не создало уо-! ловий, обеспечивающих полную гарантию забора из реки плановых расходов водоподачи во все поливные периоды. Поэтому оросительные системы стали испытывать серьезные затруднения с обеспечением водоподачи на промывные поливы; которые проводятся в ранневесенний период меженными раоходами воды в реке. При этом главной причиной этих затруднений являлись

не низкие меженные уровни, а неблагоприятное переформирова- • ние речного русла перед точкой водозабора с сильным обмелев нием питающего рукава, а иногда даже полным отходом реки от голгвы канала и образованием отмели. Устранение или ослабление этих затруднений достигалось проведением на участке головного водозабора в реке руслорегулировочных работ, основным видом- которых являлось поддержание питапцих рукавов и

устройство подводящих русел (прорезей) с помощью землечерпания плавучими земснарядами.

5. Переформирование русла реки на участках водозабора со слабыми, легкоразмываемыми берегами в ряде случаев создавало угрозу смыва головного сооружения (канал Клычбай) или головного участка магистрального канала (каналы Ташсака, Бекяб) в процессе интенсивного размыва берега (дейгиша). Для его ослабления проводились дорогостоящие защитно-регулировочные работы, в большинстве случаев не дававшие удовлетворительного эффекта. Только в пооледние годы разработаны достаточно эффективные противодейгишные мероприятия, которые можно раздел лить на два вида: спрямление излучин реки, интенсивно размывающих свой вогнутый берег землечерпательными прорезями, регулирование речного русла на значительном протяжении при по-

%

мощи земляных траверсных дамб, укрепленных в их головных частях каменной наброской.

6. Затруднения о обеспечением водоподачи на промывные поливы особенно возраслл после 1960 г., когда начался ежегодно возрастающий забор воды из реки в новые оросительные каналы: Каракумский, им.Ленина, Каршинский и Амубухарский, отходящие от р.Амударьи на участке ее среднего течения. Для ослаблепия этих затруднений, наиболее выраженных при водозаборе в оросительные каналы северной зоны Каракалпакии, сначала каналы подпитывали из реки о помощью временных насосных установок

(в количестве 200 насосов). Затем были построены три стационарные насосные отанции (у головы канала им.Ленина, на притоке Бекяб) для Кунградской ветки канала им.Ленина и на притоке

Каттагар (для канала Кызкеткен). Наиболее эффективным оказалось с 1967 года перекрытие р.АцуДарьи временной земляной перемычкой, которая возводилась в реке ниже створа водозабора в канал Кызкеткен и направляла все меженные расходы реки в этот канал и расположенный выше левобережный канал им.Ленина. С началом весеннего паводка перемычка уничтожалась самим речным потоком.

7. Ввод в действие плотины Тахиаташского гидроузла, закон .энной строительством к вегетации 1974 г., позволил регулировать уровни воды перец головами каналов им.Ленина и Кызкеткен в зависимости от расходов водоподачи. Однако в первые годы эксплуатации гидроузла, которые совпали с периодом значительно маловодной реки (1974-1977 гг.), не достаточно обеспечивалась водоподача для весенних промывных поливов вследствие почти полного прекращения тока воды по реке в марте-апреле. Это было частично компенсировано введенном на части посевных площадей осенне-зимних промывных поливов. Только ввод в действие Туямуюнского водохранилищного узла позволил 1 за счет аккумуляции в его водохранилищах осенне-зимнего сто-; ка реки довести расходы речной воды в ранневесенний период . до значений, обеспечивающих плановую водоподачу весенних промывных расходов в канале.

Ввод в действие Туямуюнского гидроузла также обеспечил эксплуатацию Тахиаташской плотины в период прохождения весенне-летних паводковых пиков, которые до постройки Туямуюн-ской плотины вынуждали службу эксплуатации гидроузла маневрировать затворами плотины до семи раз в сутки, В настоящее'

время паводковые пики почти полностью трансформируются в верхнем бьефе Туямуюнского руслового водохранилища п необходимость маневрировать затворами Тахиаташской плотины в основном вызывается только изменением ргзходов водоподачи в отходящие от узла каналы.

8. При реконструкции с увеличением пропускной способности учаотков каналов, проходящих в выемке или полунасыпи-полувыемке, целесообразно применять саморазмыв русла систематически увеличивающимися расходами водоподачи, возрастав' щими из года в год в соответствии с увеличением водопотреблэ-няя, обусловленным расширением посевных площадей за счет поэтапного освоения приростов земель нового орошения.

Практическое применение этого метода, предложенного ав-?£еличить

тором, позволилоупропускяую способность канала Кызкеткен с 1967 по 1984 гг. со 160 до 412 м3/с, а подпитывающего канала иы.Ленина примерно с 1971 по 1984 гг. с 90 до 175 м3/с. В процессе саморазмыва, наибольшая интенсивность размыва наблк>-далась в периоды поступления в каналы из реки расходов вода о малой мутностью (в результате осветления воды вследствие подпора реки временной перемычкой, а после 1974 г. - Тахиаташской плотиной, закрываемой после пропуска пика паводка). В периоды поступления в каналы из реки расходов воды, перенасыщенных наносами (при прохождении пиков паводка, размывающих наносные отложения, образованные при малых расходах и больших подпорах), часть их откладывалась в руслах, ослабляя результирующий размыв.

Размыв русла каналов осветленной водой проходил сравни-

твльно равномерно по всей длине смоченного периметра и, обнажая супесчаные и суглинистые грунты ложа, увеличивал шероховатость русла и потери воды на фильтрацию.

Заиление русла каналов при пропуске расходов, перенасыщенных наносами, происходило по всей длине смоченного периметра и, сглаживая неровности русла, уменьшало шероховатость и потери на фильтрацию (особенно в случае образования коль-матационной пленки из илистых частиц).

9. При реконструкции с увеличением пропуокной опоообноо-ти участков каналов в дамбах и особенно при спрямлении излу- . чин каналов, построенных в обход низин (и поэтому имеющих очень трудоемкие в эксплуатации косогорные участки), целесообразно применять предложенный автором метод возведения дамб из грунта внутренних резервов (заложенных между дамбами) с последующим формированием на расширенном и переуглубленном участке канала суженного устойчивого русла за счет постепенного осаждения на этом участке взвешенных нанооов, поступающих по каналу сверху.

Натурные исследования опытных спрямлений на каналах Бо-зяб и им.Ленина, позволили изучить ход формирования устойчивого русла на участках спрямлений для нахождения ширины этого русла, а также начальной ширины расширенного русла, определяющей расстояние между дамбами и размеры внутреннего резерва.

10. Преобладающим видом русловых деформаций в каналах Каракалпакии является заиление, которое, повышая отметки дна и сужая русло, затрудняет пропуск по ним новых расходов водо-

подачи. Для восстановления пропускной способности каналов

; ежегодно (а иногда и реже) после окончания вегетационного

1

| периода производится очистка каналов от наносных отложений ! земснарядами или землеройными механизмами, которая по стоимости работ и трудоемкости их выполнения составляет осповпуп I чаоть эксплуатационных мероприятий. Однако при планировании : эксплуатационных мероприятий очередного года объемы очистных работ и их стоимооть по большинству каналов Каракалпакии принимаются по данным выполненных очисток прошлых лет без учета фактического заиления, который требует проведения трудоемких нивелировок для составления необходимой проектно-сметной документации.

Более точные результаты могут дать расчеты заиления,' основанные на использовании системы дифференциальных уравнений одномерного потока в деформируемом русле.

При проектировании реконструкции каналов с увеличением пропускной способности о помощью саморазмыва или формированием суженного устойчивого русла на участках высоких дамб, насыпаемых из грунта резервов, расчеты могут быть ограничены определением продолжительности деформации упрощенным методом.

II. На формирование поперечных сечений русла существенное влияние оказывают поперечные циркуляционные течения,проявляющиеся не только в изогнутом плане русла, но и на прямолинейных участках, что доказано опытами Н.П.Зрелова, Ф.Д. Шнипова и других исследователей и теоретически обосновано впёрвые М.А.Мостковим. В настоящее время считается, что поперечная циркуляция в прямом русле вызывается анизотроппос-

тью турбулентных напряжений в потокеГФизичё'окуп "сущность" этой поперечной циркуляции можно объяснить движением пульси-Гуищих объемов жидкости в потоке от дна к водной поверхности по нормалям к изотахам, которые сильно искривлены в зоне береговых откосов, что вызывает подход пульсирупдих объемов к водной поверхности под острим углом, создающим их движение, к' оси потока.

Исходя из указанной схемы, диссертантом выведены формулы, определяющие предельные ширины по урезу воды, при которых русло сохраняет устойчивость. Дальнейшее развитие этих формул с использованием экспериментальных данных для уточне--ния тозволило получить новые формулы, которые рекомендуются | для расчета крупных каналов. • !

Экономическая эффективность увеличения пропускной слособг ности каналов с помощью саморазмыва систематически увеличи- ; вакадимися расходами водопоцачи слагается из экономии единовременных затрат на производство земляных работ механизмами,! составляющих для каналов северной зоны 9,5 мля.руб., и эко- I номпи денежных средств и механизмов на прекращение ежегодных очисток (в среднем 1,7 млн.рублей в год).

12. Экономическая эффективность спрямления и реконструкции участков каналов и высоких дамб о насыпкой их (по предложению автора) из грунта внутренних резервов с последующим формированием между дамбами суженного русла с помощью заиления рассчитывается с учетом факторов, определяющих положительные стороны этого метода. Основную долю в экономическом эффекте составляет экономия денежных оредств за счет временного сокращения объемов очистки нижележащих участков канала,

которая для пяти крупных каналов Каракалпакии оценивается порядка 78$ от стоимости насыпки дамб механизмами.

13. При реконструкции каналов Каракалпакии должно быть обращено особое внимание на восстановление кольматационной пленки, поврежденной на участках саморазмыва русла, а на участках каналов, проходящих в сильно фильтрующихся грунтах, предусмотрено их бетонирование пли устройство противофпльт-рациояных экранов другими способами. Это позволит увеличить КПД оросительных систем с 0,52 до 0,80, что даст экономию поливной води за год порядка 3-4 км3 (только в республике, а в целом в низовьях р.Аыуцарьи 6-7 км в год). За счет этой экономии, а также учитывая возможность использования кол-лекторно-дренажных вод на орошение риса, животноводческих пастбищ и подпитывание озер, используемых для нереста рыбы, можно дополнительно освоить на. территории только в Каракалпакии более 150 тыс.га плодородных земель (а в целом в регионе нижнего течения р.Аму.дарьи - 300-400 тыс.га).

ОСНОВНЫЕ ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дтлманкараев С.Д. Проектирование и строительство каналов в дамбах//Гидпотехническое строительство. - 1964, -

№ 7. - С.17-18.

2. Дяаыанкараев С.Д. Определение длины отстойников на примере канала Пахтаарна//Вестник Каракалпакского филиала АН УзССР. - 1967. - » 2. - С.43-46.

3. Дяаманкараев С.Д. Формирование русел потоком в расширенных и углубленных участках каналов//Труды САНИИРИ. -Ташкент, 1970. - & 121. - С.35-37.

■«. Ддаманкараев С,Д., Бекимбетов Н.Б. Отстойники на оросительных системах низовьев реки Амударьи и процессы формирования потоков русел. - Нукус, Каракалпакия, 1973. - 136 с.

5. Дтлманкараев С.Д. Практика возведения временных перемычек на Амударье в Каракалпакской АССР//Весеп.Каракалпак . ф-ла АН УзССР. - Нукус, 1973. - № 3. - С.54-57.

6. Дтлманкараев С.Д. Формирование русм капала Кызкет-кен путем самораз.мыва//Вестн. Каракалпак, фт-ла АН УзССР. -Нукус, 1974. - И 2. - С.61-64.

7. Дкаманкараев С.Д. Особенности эксплуатации дельтовых ирригационных систем Амударьи.-Нукус, Каракалпакстая, 1975.193 с. '

8. Дгаманкапаев С.Д. Русловые деформации при эксплуатации оросительных систем в низовьях Амударьи.-Нукус, Кара-калпакстан, 1979. - 154 с.

9. Джаманкараев С.Д. Формирование русел потоком да рао. шнренкйх участках каналов/УВеотя. ф-ла АН УэССР. - Нукуо,

,1982. - С.37-39.

10. Джаманкараев С.Д. Оросительные капали в низовьях Амударьи и улучшение их режима работы. - Нукуо, Каракалпак-отан, 1986. - 117 С.

11. Джаманкараев С.Д. Регулирование русловых деформаций и формирование потоком устойчивых русел методом заиления и самораэмыва. - Нукуо, Каракалпакотан, 1983. - 92 с.