автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Совершенствование методов расчета речных и мелиоративных сооружений

На правах рукописи □03068357

МЕДВЕДЕВ СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА РЕЧНЫХ И МЕЛИОРАТИВНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Специальность 05.23.07 - Гидротехническое строительство

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2007 г.

003068357

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова (ГНУ ВНИИГиМ) Россельхозакадемии в отделе гидротехники, лаборатории русловых процессов.

Официальные оппоненты. доктор технических наук, профессор

Гарибин Павел Андреевич

доктор технических наук, профессор Соболь Станислав Владимирович

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ Штеренлихт Давид Вениаминович

Ведущая организация: ОАО «Инженерный центр ЕЭС» Институт Гидропроекг

Защита состоится « 31 » мая 2007 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.038.01 во Всероссийском научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им. А Н Костякова по адресу: 127550, Москва, Б.Академическая, 44

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИГиМ

Автореферат разослан «13» апреля 2007г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук

Исаева С Д

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Для обеспечения проектирования, строительства и надежной, безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений на реках, транспортирующих наносы, совершенствование методов расчета речных и мелиоративных сооружений является актуальной проблемой, решение которой должно базироваться на современных разработках в области теории руслового процесса. За последнее десятилетие при эксплуатации гидротехнических сооружений значительное их количество вышло из строя и стало представлять реальную экологическую и социальную опасность. Высокие паводки на больших и малых реках, наводнения в крупных сельскохозяйственных и промышленных регионах, имеющих высокую плотность населения, делают проблему защиты и обеспечения надежного функционирования гидротехнических сооружений, в том числе на гидромелиоративных системах, чрезвычайно актуальной.

Для большинства оросительных систем России водозабор производится из равнинных рек, транспортирующих значительное количество взвешенных и донных наносов, которые, осаждаясь в оросительных каналах, снижают их пропускную способность, а увеличение размывающей способности потока приводит к размыву русла. При очистке оросительных каналов возникает проблема утилизации и размещения выбираемого грунта. При эксплуатации многочисленных подводных переходов газо- и нефтепроводов и других гидротехнических сооружений наблюдаются большое число отказов из-за наружной коррозии труб, механических повреждений и других дефектов, обусловленных оголением и провисанием трубопроводов вследствие развития русловых деформаций. Средняя интенсивность отказов за последние 10 лет составила 0,39 случая на 1000 км газопроводов в год. На ликвидацию аварийных состояний подводных переходов ОАО «Газпром» затрачивает ежегодно более 5 млрд. рублей, а затраты на очистку ирригационных систем от наносов составляют 0,5-0,6 млрд. рублей в год.

Причины возникновения аварийных ситуаций и разрушения речных и мелиоративных сооружений связаны с ошибками проектирования, которые возникают из-за неверных оценок переформирования русел и пойм. Достоверную оценку технической и экологической безопасности гидросооружений получить довольно сложно из-за нарушения естественного хода руслового процесса, вызванного гидротехническим вмешательством в жизнь реки и оттеснением руслового и пойменного потоков выправительными сооружениями.

а

Вопросы управления твердым стоком в ирригационных каналах и защита речных гидротехнических сооружений входят в круг задач, решаемых в рамках одной проблемы, связанной с изучением русловых процессов.

Анализ существующих методов защиты каналов ирригационных систем и русел рек на участках подводных переходов трубопроводов от размыва (методы крепления берегов и дна гибкими синтетическими материалами, засыпки и укладки заполненных грунтом контейнеров, возведение местных русловыправительных сооружений и др.) показывает их малую эффективность из-за неоднозначного характера последствий, вызванных локальным воздействием защитных мероприятий на естественное развитие руслового процесса. Более эффективные методы защиты основаны на концепции динамически устойчивого русла. Для реализации этой концепции необходимо разработать и теоретически обосновать методы расчета русловых деформаций и технологию формирования динамически устойчивого русла

Анализ состояния проблемы свидетельствует о необходимости развития и углубления теоретических представлений и экспериментальных исследований влияния русловых процессов на устойчивость гидротехнических сооружений. В связи с этим актуальным является совершенствование и создание новых критериев безопасности и методов диагностики технического состояния и защиты гидротехнических сооружений на размываемых и заиляемых участках русел водотоков, включая мониторинг, ситуационный анализ, прогнозирование, методы расчета и технологию формирования динамически устойчивого русла.

Цели и задачи исследований. Целью исследований является совершенствование теории русловых процессов, разработка способов формирования динамически устойчивого русла, методов расчета русловых деформаций и методов защиты речных и мелиоративных сооружений от негативных процессов размыва и заиления русел для повышения надежности их функционирования и предотвращения возникновения аварийных ситуаций

Для достижения цели в диссертации поставлены следующие основные задачи:

- выполнить анализ проблемы эксплуатации речных и гидромелиоративных сооружений, методов расчета руслового потока и деформации русел, а также существующих способов защиты гидросооружений от негативных последствий размыва и заиления русел,

- усовершенствовать теорию русловых процессов для двухфазного потока жидкости, создать математическую модель, связывающую транспортирующую способность потока с деформациями русла;

- разработать методику расчета размыва русел, в которой учитывается связь транспортирующей способности потока с размывом русла;

- разработать методы диагностики и прогнозирования состояния подводных переходов трубопроводов в период их эксплуатации;

- сформулировать принципы и разработать технологию создания динамически устойчивого русла;

- предложить способ защиты подводных переходов трубопроводов, основанный на принципах формирования динамически устойчивого русла, и методы расчета параметров защитного слоя из крупных фракций фунта (отмостки) для предотвращения размыва русла;

- сформулировать систему способов защиты гидросооружений ирригационных систем с регулированием режима транспорта наносов в каналах.

Объектом исследования являются речные и гидромелиоративные сооружения, русловые участки в зонах технических коридоров подводных переходов трубопроводов через реку Обь и Алешкинскую протоку, а также через реки Надым, Вятка, Сура, Белая (Краснодарского края). Предмет исследования - влияние русловых процессов в зоне деформированных участков рек и каналов на устойчивость гидротехнических и мелиоративных сооружений.

Методика исследования. Поставленные задачи решались путем проведения теоретических, экспериментальных и натурных исследований. Теоретической и методологической основой выполненных исследований являются классические труды Н.В. Гришанина, ЕАЗамарина, В.В. Пославского, М В.Потапова, Г.А.Тер-Абрамянца, А.Г.Хачатряна, Х.Ш. Шапиро и других отечественных и зарубежных ученых. В исследованиях использовались разработки в области гидротехники, гидрологии, гидравлики русловых потоков, динамики сплошных сред, аналитического и численного моделирования.

Методика, оборудование и аппаратура, используемые при производстве гидрометрических измерений на участках подводных переходов через водотоки соответствовали требованиям существующих нормативных документов. Обработка данных экспериментальных и натурных исследований проводилась с использованием статистических программ и численных методов.

Научная новизна исследований состоит в разработке эффективных методов защиты гидросооружений, методик инженерных расчетов и технологий, в том числе.

- разработаны новые положения теории насыщения потока разнофракцион-ными фунтами, полученные расчетные зависимости применены в практике проектирования, строительства и эксплуатации речных и гидромелиоративных сооружений;

- впервые теоретически обоснована и подтверждена натурными исследованиями, выполненными автором, методика прогноза деформаций русел рек и каналов в зоне влияния гидротехнических сооружений;

- предложена новая концепция защиты подводных переходов трубопроводов, основанная на выполнении русловыправительных работ гидромеханизированным способом и формировании динамически устойчивого русла;

- предложен метод диагностики состояния подводных переходов трубопроводов, позволяющий планировать эффективную стратегию их эксплуатации и своевременно проводить профилактический ремонт сооружений (взамен дорогостоящего капитального);

- разработан принципиально новый метод защиты каналов оросительных систем от заиления, обеспечивающий регулирование режима транспорта наносов и позволяющий снизить осаждение взвешенных частиц в сооружениях ирригационных систем.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Теоретическое положение о наличии связи между скоростью размыва дна песчаного русла и скоростью диффузии частиц из придонного слоя, подтвержденное результатами натурных исследований

2. Методика прогнозирования размыва русел рек и каналов, основанная на теории насыщения потока разнофракционными наносами и связи размыва дна с транспортирующей способностью потока.

3. Методика расчета и технология формирования динамически устойчивого русла, включая метод создания защитного слоя намыва из наиболее крупных фракций фунта.

4. Методика диагностики технического состояния подводных трубопроводов с использованием коэффициента безопасности.

5. Методика регулирования режима транспорта наносов в каналах ирригационных систем.

6. Способ защиты русел водотоков от размыва на участках подводных переходов трубопроводов, основанный на формировании динамически устойчивого рус-

ла путем одновременного выравнивания поля скоростей водного потока и восстановления естественной отмостки (патент РФ № 2108424).

Достоверность научных результатов. Теоретический подход, используемый для вывода уравнения связи между транспортирующей способностью потока и размывом дна, базируется на общих уравнениях динамики сплошных сред (при наложении ряда условий: малые концентрации твердых частиц в потоке, равенство коэффициентов диффузии однородного двухфазного потока и отсутствие взаимодействия между твердыми частицами). Выдвинутое научное положение (в форме гипотезы) о наличии пропорциональной связи между скоростью размыва дна и скоростью диффузии частиц из придонного слоя было подтверждено результатами экспериментальных исследований автора, а также данными, опубликованными в научной литературе.

Достоверность предложенной методики прогноза русловых деформаций подтверждена результатами натурных исследований полей скорости и мутности, а также данными разновременных русловых съемок в период 1989-2002 гг. на участках технических коридоров через р. Обь (п. Андра) и Алешкинскую протоку, через реки Надым и Вятка.

Обоснованность методики формирования динамически устойчивого русла подтверждена результатами многолетних (13 лет) натурных наблюдений. Данные русловой съемки, проведенной до и после формирования динамически устойчивого русла, и их анализ позволили доказать высокую эффективность предлагаемого способа защиты подводных переходов трубопроводов

Практическая значимость исследований. Диссертационная работа направлена на решение крупной народно-хозяйственной проблемы, связанной с обеспечением защиты гидросооружений от негативных последствий развития русловых процессов и созданием условий для безаварийной эксплуатации подводных переходов трубопроводов и каналов ирригационных систем.

Предложенная методика прогнозирования размыва речного русла рекомендуется к использованию во всех областях гидротехнического строительства, в частности, при проектировании, строительстве и эксплуатации противопаводковых защитных сооружений, мостов, струенаправляющих дамб, подводных переходов трубопроводов и каналов ирригационных систем.

Способ защиты подводных переходов трубопроводов, основанный на создании динамически устойчивого русла и защищенный патентом (№ 2108424) реализован при проведении ремонта 18-ниточного перехода магистрального газопровода

через р. Обь, что позволило получить экономический эффект 189,9 млн.руб. (в ценах 1999 г.) Экономический эффект от внедрения способа диагностики технического состояния и новой технологии защиты подводных переходов трубопроводов через Алешкинскую протоку составил 284,6 млн.руб. (в ценах 1999 года).

Личный вклад автора состоит в постановке цели и задач исследований, определении направлений совершенствования теоретических разработок, участии в изысканиях, проведении длительных натурных экспериментов, системной обработке и анализе результатов, создании моделей и выполнении модельных расчетов, разработке методик для практического использования при проектировании, строительстве и эксплуатации гидросооружений, а также в разработке технических решений, практических выводов и рекомендаций.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном Гидравлическом Конгрессе (МАГИ, С.Петербург, 2002 г.), на Всероссийском гидрологическом съезде (2004г.), на технических совещаниях ОАО «Газпром» (1997-2004 гг.), на ll-ой Международной конференции «Обслуживание и ремонт газонефтепроводов» (ОАЭ, Дубай, 2004 г.), на научно-практических конференциях ВНИИГиМ и МГУП (1990-2004 гг.). Научно-технические разработки экспонировались на Международных выставках (Таиланд, Бангкок, 2004, Иордания, Амман, 2005, 2006)

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 26 печатных работах, в том числе, в журналах по Перечню ВАК 7, защищены патентами (№ 2108424, № 2115785 и а.с №1587120).

Структура и объем работы. Объем диссертации составляет 254 стр., включая введение, 6 глав, выводы, список литературы и приложения. Диссертация содержит 187 стр основного текста, 27 таблиц, 29 рисунков. Библиография включает 290 наименований, в том числе, 40 иностранных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введение обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, приведена общая характеристика результатов исследований

В первой главе диссертации приводится анализ существующих методов борьбы с заилением оросительных систем. Современная концепция борьбы с заилением каналов оросительных систем взвешенными наносами предусматривает конструирование каналов с параметрами, обеспечивающими потоку необходимую транспортирующую способность, и создание специальных отстойников, в которых

задерживается избыточное количество наносов. Показано, что реализация этой концепции возможна лишь при наличии достоверных и точных методов расчета транспортирующей способности водного потока.

Анализ результатов исследований, проведенных автором на Амударьинской оросительной системе, а также обобщение данных исследований А.Н.Гостунского (1964), М.В.Потапова и БАПышкина (1947), Х.Ш.Шапиро (1950, 1958, 1973, 1979, 1983) позволил сделать следующие выводы:

1. Существующие отстойники не обеспечивают необходимых условий для осаждения мелкозернистных фракций и поэтому они практически в полном объеме поступают в каналы и частично осаждаются в них ниже забора воды в результате снижения транспортирующей способности потока.

2. Современные конструкции плотинных водозаборных сооружений (водозаборные сооружения с наносоперехватывающими галереями, струенаправляющими системами и др.) принципиально не решают проблему осветления взвесенесущих потоков, поскольку мелкие фракции наносов остаются в потоке во взвешенном состоянии, а сброс крупных фракций из отстойников с гидравлической промывкой обратно в реку приводит к значительным деформациям речного русла ниже водозабора

3. Создание искусственных экранов не является эффективным методом решения проблемы защиты от фильтрации и размыва русел каналов, так как ежегодная очистка каналов от наносов приводит к разрушению этих экранов.

4. На современном этапе изучения процессов заиления и размыва русел необходимо совершенствование теории русловых процессов и создание на ее основе новых, более точных методов расчета транспортирующей способности водного потока в руслах рек и каналов. Успешное решение этой задачи позволит повысить достоверность расчета отстойников, обеспечит научно обоснованный выбор проектных параметров каналов, а также технологии и техники их очистки.

5. Проектные параметры каналов с течением времени изменяются вследствие переформирования русел под воздействием взвесенесущего потока, стремящегося выработать русло, соответствующее минимуму диссипации энергии среднего движения. Изменение параметров каналов влечет за собой изменение транспортирующей способности потоков, учет которого невозможен на стадии проектирования ирригационных систем

Сделанные выводы свидетельствуют о необходимости совершенствования современной концепции борьбы с заилением, поскольку на практике решен только

один вопрос, связанный с обеспечением защиты ирригационных систем от заиления донными наносами

В данной работе показано, что развитие концепции борьбы с заилением должно быть направлено на регулирование транспортирующей способности водных потоков в элементах оросительной системы и для своей реализации требует создания новых методов расчета транспортирующей способности потока. Это позволит отказаться от применения технических средств для предотвращения попадания мелкозернистных фракций в оросительную сеть.

Расчеты показывают, что для осветления потока воды до требуемой кондиции с помощью традиционных способов необходимо строительство резервуаров, размеры которых соизмеримы с размерами водохранилищ. Иррациональность такого подхода очевидна и выход из создавшегося положения видится в том, чтобы не осаждать мелкозернистые фракции, а наоборот, беспрепятственно пускать их по каналам до орошаемых полей, обеспечивая не только устойчивую работу оросительной сети, но и повышение плодородия почв за счет осаждения илов. Показано, что для решения этой проблемы необходимы новые, более эффективные и адекватные методы расчета транспортирующей способности потока, разработка которых выполнена в рамках проведенных исследований.

Вторая глава посвящена анализу существующих методов расчета деформаций русел рек и каналов. Исследованиям русловых процессов и методов защиты русел рек и каналов от размыва и заиления посвящены работы В.Н. Гончарова, Н В Гришанина, И.И. Леви, B.C. Кнороза, A.B. Караушева, Н.С. Знаменской, А Г. Хачат-ряна, Х.Ш Шапиро, ДБ.Штеренлихта, Б Ф. Снищенко, В.М. Лятхера, А.Н. Милитеева, A.B. Магомедовой, С.Т. Алтунина, О Ф. Васильева, М.А. Великанова, B.C. Вербицкого, И.В. Егиазарова, Ю.А. Ибад-Заде, Н.Е. Кондратьева, Б.М. Кукушкина, Н.Ф. Нефедовой, И.В. Попова, О.М. Иванцова, М. Abbott, J. Bogardi, J. Chen, J. Cunge, E. Holly и других авторов.

Выделены три доминирующие группы методов расчета, использующие различные гидравлические уравнения, составляющие основу этих методов: а) уравнения баланса наносов; б) уравнения движении жидкости, транспорта наносов и деформаций русла; в) уравнения транспортирующей способности потока. В работе приводится краткая характеристика каждой группы методов, отмечены их особенности, достоинства и недостатки.

В общем случае система уравнений, описывающих движение руслового потока в рамках одномерной модели, имеет вид:

дг„ дН У2 V дУ =

81 + д! + с2н + я' а/ _ ' { 81 81 ) 81 81 <И '81

где г0 - средняя отметка дна в поперечном сечении, м: г0 = г -Н\ г и Я - соответственно отметка водной поверхности и средняя глубина на участке, м; / - длина участка, м; V - средняя скорость в пределах участка, м/с; С - коэффициент Шези, м1/2/с; g - ускорение силы тяжести, м/с2; В - средняя ширина русла реки, м; qs - элементарный расход русловых наносов на погонный метр, м2/с; е - динамический коэффициент сплошности

Система уравнений (1) является незамкнутой: в трех её уравнениях содержится 5 неизвестных функций - V, Я, ц,, г0 и С. Для её замыкания используется формула коэффициента Шези и формула расхода наносов

Недостатки подхода, основанного на задании коэффициента Шези в виде функции глубин Я и коэффициента шероховатости п [С = /(Я, и) ], детально освещены в трудах А.В. Караушева (1955), И.И. Леви (1957) В.М. Лятхера (1981) и многих других исследователей.

Формула расхода наносов имеет вид (К.И. Россинский, И.А. Кузьмин):

1н=аУ\ (2)

где дн - расход наносов через створ, кг./с; У - средняя скорость течения, м/с; а -эмпирический коэффициент.

Выражение (2) неоднократно подвергалось критике за излишнюю упрощенность и отсутствие теоретического обоснования (К.В.Гришанин, 1968,1974).

Система уравнений (1) имеет ряд модификаций, предложенных в различное время И.И. Леви (1957), М.А Великановым (1952), В.Н. Гончаровым (1960) с целью исключения проблемы, связанной с коэффициентом Шези и формулой расхода наносов (2). Однако предложенные этими исследователями системы уравнений получены для частных случаев деформаций русла, имеющих место при размыве береговой кромки, при равномерно протекающем по ширине водотока размыве дна и других ограничениях. Все это приводит к значительному расхождению расчетных и измеренных характеристик руслового потока.

Более упрощенный подход к решению проблемы расчета русловых деформаций предложен К.И. Россинским, И.А. Кузьминым (1964) и Л И. Викуловой (1959). Метод основан на совместном решении уравнений движения жидкости и баланса нано-

сов Уравнение баланса наносов в конечных приращениях для условий плоской задачи имеет следующий вид.

Р] ~ Рг А/ = ДА/ • Аг, (3)

Ун

где Р, и Р2 - весовой расход наносов, поступающих на расчетный участок и выходящих за его пределы, кг/с; у„ - объемный вес наносов в отложениях, кг/м3, А/ -интервал времени, с; В - ширина русла на участке, м; А/ - длина расчетного участка, м; Аг - средняя величина деформаций дна на участке, м.

Высокая степень схематизации русла и различные допущения, введенные различными авторами, привели к тому, что предложенные формулы для определения деформаций русла не учитывают в полной мере динамику размыва и насыщения потока продуктами размыва грунта Кроме того, этот метод расчета русловых деформаций не учитывает процесс боковой эрозии и составы размываемых фунтов и наносов, поступающих на расчетный участок, что существенно снижает точность расчетов

Совершенно иной подход к решению проблемы русловых деформаций был предложен в работах А.Г. Хачатряна, Х.Ш. Шапиро, П.В. Михеева, Д П. Юневича и Г.А. Тер-Абрамянца, основанный на использовании уравнений динамики насыщения потока взвесями и транспорта наносов по водотоку. Этот подход отличается от рассмотренных выше тем, что вместо весового расхода наносов предлагается использовать транспортирующую способность потока.

Для вычисления транспортирующей способности потока А.Г. Хачатрян (1957) и Х.Ш. Шапиро (1983) ввели новую характеристику - длину насыщения потока продуктами размыва А.Г.Хачатрян предложил определять эту характеристику по формуле:

где / - длина пути насыщения потока наносами до транспортирующей способности, м; V - средняя скорость потока, м/с; Я глубина потока, м; V, - взвешивающая скорость потока, м/с; Игтах - наибольшая гидравлическая крупность насыщающих поток наносов, м/с.

Рекомендованные А.Г.Хачатряном (1973) и X Ш.Шапиро (1983) зависимости носят частный (региональный) характер, поскольку основаны на использовании данных полученных при изучении р. Амударьи. Несомненным преимуществом этого подхода является учет сдерживающего влияния отмостки на скорость и величину русловых деформаций. Тем не менее, авторы ограничились изучением отдельных

аспектов процесса размыва и образования отмостки, не уделив должного внимания вопросу искусственного формирования отмостки, как инженерному средству защиты речного русла от деформаций в нижнем бьефе.

Анализ приведенных выше подходов к решению проблемы русловых деформаций показал, что основанные на разности весовых расходов наносов методы расчета имеют ограниченное применение; это обусловлено сложностью определения расходов наносов в различные фазы водного режима и неопределенностью эмпирических коэффициентов в формулах типа:

Р = а - V" , (5)

где а , «-эмпирические коэффициенты; Р -весовой расход наносов, кг/м3; V -средняя скорость потока, м/с.

В развитие изложенных выше методов нами были получены уравнения интенсивности размыва ложа и берегов русел, учитывающие транспортирующую способность водного потока и длину пути насыщения его наносами различных фракций, которые имеют вид:

дг _ е ^ - рт

а и../ .11 +

ЛЯ _ 0 -А рТ1 - р01 /7\

А, ~ „ Ь ( 2 V

А' 2 м „ / [ 1 + ±

"{ н

где АХ - средняя глубина размыва на участке за счет выноса всех фракций грунта, м; б - расход, соответствующий интервалу времени Ли м3/с, рт, и ро, - транспортирующая способность и мутность потока в отношении фракции / в входном створе, соответственно, кг/м3; 7н1 - удельный вес наносов ;'-ой фракции, кг/м3; г - высота бровки русла относительно линии дна, м, Н - средняя глубина на участке, м; 1„р, - длина пути насыщения, м; - коэффициент, характеризующий отношение скоростей насыщения потока продуктами размыва дна и берегов; АВ - средняя ширина размыва, м.

Разработанный метод наиболее полно отражает физические процессы, происходящие при переформировании ложа русла.

Для расчета длины пути насыщения потока отдельной фракцией размываемого фунта нами предложена следующая зависимость:

(8)

где к, - коэффициент, учитывающий разницу удельного содержания /-той фракции в составе размываемого грунта и в составе наносов при полном насыщении ими потока; ро, и рп -мутность потока в начале расчетного участка и транспортирующая способность потока на расстоянии (,р, от входа на расчетный участок, кг/м .

Все изложенные выше методы расчета были получены на основе одномерной модели движения руслового потока, которая позволяет определить осредненную по профилю деформацию русла. Однако рассчитанные осредненные значения деформации не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к прогнозным характеристикам, необходимым при проектировании гидротехнических сооружений, в частности, подводных переходов трубопроводов. Последнее обстоятельство указывает на необходимость перехода к созданию новых методов расчета русловых деформаций, основанных на уравнениях переноса взвешенных частиц, содержащих локальные гидродинамические характеристики.

В третьей главе дано теоретическое обоснование метода расчета локальных деформаций песчаного русла при насыщении потока взвешенными наносами различных фракций. В качестве исходного уравнения взято уравнение движения плоского стационарного потока (ТарчаП \Л/.С., УегтоП С.А., 1972).

^АрЛи!^) ]+ - я = о , (9)

ах

где р, - плотность двухфазной жидкости, кг/м3; 5 - объемная концентрация, кг/м3;

~ Г

ихиг - момент корреляции между продольной и вертикальной составляющей вектора пульсационной скорости, м2/с2; g - ускорение силы тяжести, м/с2; Я - осред-ненное по объему сопротивление твердой фазы, кг/м2с2.

Для сопротивления частиц /-ой фракции Я, использовано выражение (Смол-дырев А.Е., 1980)"

л,=3х1/киы-и-V.), (10)

где г; - радиус частиц /-той фракции, м; ц - коэффициент динамической вязкости, кг /м-с; (/1( - скорость частиц /-той фракции, м/с; Уя - скорость диффузии частиц /-той фракции, (м/с), определяемая из формулы (Смолдырев А.Е., 1980):

(11)

ах

где - коэффициент турбулентной вязкости для частиц /-той фракции, м2/с.

Используя данные экспериментальных исследований Л.А. Сажа и А Б. Гер-штадта, выражение (10) было представлено в виде:

Л, =0,094ц-ф, (12)

где и - скорость движения двухфазной жидкости, м/с.

При моделировании первого члена уравнения (9) были использованы

' ' du

- гипотеза Буссинеска - U. U2 = 4—, где 4 - коэффициент турбулентной вяз-

dy

кости для жидкой фазы,

- условие 4, • HU, = const, где 4s - коэффициент турбулентной вязкости для двухкомпонентной смеси; Я - глубина потока, м; U, - скорость трения, м/с;

0-U.H

-выражение: 4 =-—-• (13)

4

Отметим, что для русловых потоков, в которых объемная концентрация твердых частиц мала, 4 = 4s

Параметр Г.В. Железнякова р рассчитывается по формуле:

+ (14)

с;=^; (15)

где - С] - безразмерный коэффициент Шези; С, - коэффициент Шези для вертикали, м0,5/с.

dS ' ' dS

Сомножитель —, присутствующий в произведении С/,С/2л— уравнения (9), dx dx

представим в конечных разностях'

(16)

Ах I

где I - расстояние между створами потока со значениями мутности S2 и 5,, м.

Обозначим мутность, соответствующую транспортирующей способности потока St, а величину мутности в граничном (входном) створе речного потока - S,. Тогда I можно трактовать как расстояние, на котором речной поток достигает полного на--сыщения. Это расстояние X Ш. Шапиро предложил назвать длиной пути насыщения. Для определения длины пути насыщения плоского потока нами на основе схематизации движения взвешенных частиц от створа, где происходит размыв русла, до створа полного насыщения предложена следующая зависимость:

4—— (3,51+In (/;-<' STI

где („Р1 - длина пути насыщения потока частицами /-той фракции грунта, м; и', -

максимальная гидравлическая крупность взвешенных наносов (по X Ш.Шапиро, и', = 0,3(7. = 0,3^, м/с) Шг гидравлическая крупность частиц /-той фракции в со-

ставе размываемого грунта, м/с, К,. - коэффициент равный отношению удельного содержания /'-фракции в составах размываемого грунта и наносов при полном насыщении потока до транспортирующей способности.

Подставляя (17) и (12) в (9) получим.

--С.'-»» .^.аь-ми^ца.,. „в,

АГ,(3,51 + 1п—-)

ТРх

где IV- объем жидкой фазы, проходящий в единицу времени через погонный метр живого сечения русла, м3.

Уравнение (18) позволяет рассчитать транспортирующую способность потока БТр1 для / -той фракции грунта.

Расчет величины является лишь первым шагом в схеме определения деформаций русла взвесенесущим потоком. Согласно представлениям Х.Ш. Шапиро (1983), главным условием размыва является наличие дефицита мутности потока, то есть положительной разности между предельной концентрацией взвешенных частиц, соответствующей транспортирующей способности потока, и их фактической концентрацией в потоке.

Второй шаг в алгоритме определения деформаций - это расчет максимальных деформаций по поперечному профилю русла. Как указывалось выше эту операцию можно выполнить, используя уравнения (6, 7). Однако, в результате расчета мы получим осредненную по поперечному профилю величину деформаций. Поэтому выведем новую формулу для вычисления локальных деформаций.

Для достижения этой цепи перейдем в формуле (6) к локальным гидродинамическим характеристикам:

А2, (19)

где V, - средняя скорость на /-ой вертикали, м/с; Н, - глубина на /-ой вертикали, м Подставляя выражение для расчета (4) в формулу (19) имеем:

Множитель с учетом формулы Х.Ш. Шапиро и*в = 0,3 • £/* можно

Г И,

представить в виде произведения коэффициента диффузии частиц в вертикальном направлении = /(1У^и*вН, на некоторый эмпирический коэффициент К!, значения которого были определены в работе на основании экспериментальных да!нных С.С. Медведева (1989 г.).

Анализ значений /^показал, что его среднее значение=3,0-Ю-4 для

двухфазных потоков в лабораторных лотках и не зависит от размера фракций. Таким образом, уравнение (19) для расчета локальных деформаций примет вид:

-д—'— -■ <21>

Формула (21) по своей структуре совпадает с формулой АЕ. Смолдырева (11), однако гидродинамические характеристики, фигурирующие в этих зависимостях, различны Кроме того, А.Е. Смолдырев получил формулу (11) из гипотетических соображений, а нами эта зависимость (21) получена на основе теоретического анализа и экспериментальных данных.

Проверка адекватности зависимостей, полученных теоретическим путем, выполнена по фактическим данным натурных исследований на Каракумском канале.

На рис.1 в графическом виде представлена зависимость — = /(Бт„,8), где

Д/ и

п

А: = £Д; Дг, - деформация дна реки за счет выноса частиц / -той фракции. Из г

анализа графика (рис.1) следует, что отличие расчетных и экспериментальных данных незначительно, Это подтверждает достоверность формул (6, 7 и 21).

Сравнение метода, предложенного в данной работе, с методами, разработанными А.В.Караушевым, И.Ф.Карасевым и Х.Ш.Шапиро, проводилось с использованием данных И.Ф.Карасева (1972), И.Г.Боголюбовой (1966), КБ.Разумихиной (1965), И А.Долгова (2001), В.А.Дейса (2003).

Результаты сравнения убедительно доказывают преимущество предложенного в работе метода расчета деформаций русла по сравнению с ранее разработанными методами.

Рис. 1. Экспериментальные (Д, о, о) и расчетные (—) значения функции

~ = /Оп^р - Для створа № 4 участка Каракумского канала. Аппроксимирую-

Д^ 51

щая кривая (—) — = /(1п—), построена по методу наименьших квадратов по эксЫ £

периментальным точкам.

Выполненные теоретические исследования транспортирующей способности потока и русловых деформаций позволили расширить представления о механизме руслового процесса и сформулировать теоретическое положение о наличии пропорциональной зависимости между скоростью размыва дна и скоростью диффузии частиц грунта из придонного слоя Установлена количественная связь между транспортирующей способностью потока и размывом дна. Теоретическое положение, выдвинутое в форме научной гипотезы, было подтверждено результатами собственных экспериментальных исследований, а также данными других авторов, опубликованными в научной литературе

На основе результатов теоретических и натурных исследований разработана методика расчета русловых деформаций рек и каналов, основанная на теории насыщения потока наносами различных фракций и теоретическом положении о связи скорости размыва дна со скоростью диффузии взвешенных частиц из придонного слоя

Результаты выполненных расчетов убедительно доказывают, что полученные уравнения позволяют также прогнозировать русловые деформации в условиях перемещения донных наносов в виде гряд. Непременным условием размыва дна яв-

ляется выполнение неравенства Сср < —, т.е. дно реки будет размываться в случае,

если скорость перемещения гряд меньше скорости размыва.

Четвертая глава посвящена теоретическим вопросам и методам расчета рационального распределения твердого и жидкого стока в элементах оросительных систем.

Регулирование твердого стока в элементах оросительной сети является альтернативой методу очистки каналов. Разработанная нами технологическая схема распределения твердого стока по элементам оросительной сети приведена на рис.2

Рис. 2. Схема распределения твердого стока по элементам оросительной сети: 1 - поверхностные слои потока; 2 - река-водоисточник; 3 - струенаправляющие сооружения; 4 - донные слои потока; 5 - шлюз-регулятор стока; 6 - магистральный канал; 7 - регуляторы стока; 8 - распределительный канал; "Л - точка водоотбора из реки в магистральный канал; Т2 и Т3-точка водоотбора из магистрального канала в распределительную сеть.

Перед водозабором (7\) из реки (2) в магистральный канал поступает поток, расслоенный по глубине с помощью струенаправляющего сооружения (3). При этом донные слои (4) потока с крупными наносами отклоняются от водозабора, а поверхностные слои (1), транспортирующие мелкие наносы, направляют в водозабор. Регулирование концентрации и фракционного состава наносов, поступающих в водозабор, осуществляется путем изменения положение щитков струенаправляющего сооружения (3), исходя из необходимости обеспечения критической мутности потока на участке магистрального канала между точками т1\лтг, Тг .и г3.

В точках Т2 и Г3 осуществляют деление расходов воды и стока наносов. При этом в точке Г2 магистрального канала также регулируется распределение твердого стока при помощи струенаправляющего сооружения (3), установленного перед водозабором в распределительные каналы (8). Аналогично проводится деление твердого стока и по другим элементам оросительной сети. Такое регулирование концентрации и фракционного состава наносов позволяет учесть потребность почв орошаемых полей в обогащении мелкими фракциями наносов.

Предложена новая методика эффективного деления взвесенесущего потока по элементам оросительной сети, в основе которой заложена следующая зависимость'

С у Рур :о Рур'штп ' Qoш + Р+&,. (22)

где (30 и 2, - расходы воды в канале до и после разделения потока; £)„„„ - расходы воды в отводе; р,р, и р,рт„, - критическая мутность потока в отношении отдельной фракции наносов до и после разделения взвесенесущего потока.

Критическая мутность ркр в элементах сети находится из формул X Ш. Шапиро (1983). Фактором, ограничивающим величину рк.р, служит отмостка, сформированная из частиц, минимальная гидравлическая крупность IV™ которых вычисляется по формуле:

ит„=од/;, (23)

где и'д - максимальная гидравлическая крупность донных наносов, м/с.

В диссертации приведено оригинальное физическое описание процесса формирования отмостки. В результате поступления в поток продуктов размыва берегов фракции / в потоке на размываемом участке русла образуется избыток наносов этой фракции, которые начинают оседать на дно В результате на дне образуется подвижный защитный слой, предотвращающий дальнейшее углубление канала (что могло бы наблюдаться при вымыве отдельных фракций грунта, в отношении которых имеется дефицит мутности потока на рассматриваемом участке русла). В то же время, в результате поступления в поток продуктов размыва берегов, он оказывается перенасыщенным фракциями, не участвующими в размыве дна и, следовательно, они будут оседать на дно.

В процессе размыва ложа русла происходит выполаживание уклонов дна, водной поверхности и уменьшение скоростей потока, вследствие чего происходит

дальнейшее переформирование состава перемещаемых наносов и состава донных отложений.

С изменением фракционного состава размываемого грунта уменьшается удельное содержание фракций, насыщение потока которыми ещё не достигло р^. В связи с этим при расчете длины пути насыщения потока фракциями, не достигшими полного насыщения в потоке, необходимо учитывать изменение фракционного состава размываемого грунта.

В предлагаемой методике уклон дна динамически устойчивого русла рекомендуется вычислять по формуле:

/* = ИЙт*/0,302вЯ* , (24)

где 1Ут„е -определяется из формулы (13), а выбор грунта для защитного слоя русла (отмостки) с заданными / и Н из формулы: = -/ЛО^О^//.

Теоретические и натурные исследования позволили выявить основные причины размыва и заиления русел каналов оросительной сети, приводящие к изменению режима ее функционирования и снижению эффективности работы всей оросительной системы, а также сформулировать принципы рационального распределения твердого стока по элементам оросительной сети.

Методика расчета рационального деления твердого стока в оросительной сети основана на принципах обеспечения устойчивого транспорта наносов по водо-проводящим элементам при различных гидравлических режимах потока. Методика включает оригинальный алгоритм расчета размыва и заиления каналов оросительной сети, обеспечивает возможность оптимизации параметров ирригационной системы в зависимости от эксплуатационного режима, рельефа местности и свойств фунтов, слагающих русло, и позволяет проектировать оросительную сеть, адаптированную к природным условиям орошаемой территории.

Пятая глава посвящена разработке методов защиты русел рек от размыва на участках подводных переходов трубопроводов и практической реализации разработанных технологий формирования динамически устойчивых русел.

В настоящее время из-за негативного воздействия русловых процессов около 20% подводных переходов трубопроводов требуют неотложного ремонта (данные ОАО «Газпром»). Известно, что от надежной и безопасной работы газопроводов зависит бесперебойность снабжения потребителей энергоносителями и экологическое благополучие водных объектов За десять лет эксплуатации магистральных газо-

проводов (1980-1990 гг.) было зафиксировано 690 отказов по различным причинам наружная коррозия труб, механические повреждения, дефекты изоляции и др.

Первопричиной отказов послужили оголение и провисание трубопроводов, вызванные русловыми деформациями, интенсивность которых на участках переходов значительно выше, чем на участках рек, не затронутых строительством подводных переходов. На основе анализа данных по эксплуатации подводных переходов и документальных материалов по мониторингу их состояния выполнена классификация основных причин негативного развития русловых процессов (табл.1).

При строительстве подводных переходов и прокладке траншеи происходит нарушение структуры и потеря связности донных грунтов из-за вымывания пылева-тых, глинистых и органических частиц. В существующих нормативных документах подводные трубопроводы относят к пассивным речным сооружениям, воздействие которых на русловой процесс приводит лишь к локальному изменению некоторых характеристик и не затрагивает коренной перестройки тела русла. Это положение в корне не верно, поскольку русловые процессы на участках строительства изменяют свою направленность и интенсивность, что способствует развитию общих деформаций русла. Нормативные методы расчета не позволяют достоверно прогнозировать динамику переформирования русла, что приводит к необходимости возведения дополнительных гидротехнических сооружений по защите подводных переходов в период их эксплуатации.

Практикуемые в настоящее время методы защиты подводных переходов магистральных трубопроводов можно объединить в три основные группы.

Методы экстренного предотвращения аварий предусматривают засыпку мест размыва грунтом и камнем, укладку мешков с цементно-песчаной смесью и (или) дополнительное заглубление трубопровода методом подсадки. Однако использование этих методов приводит к возникновению вторичных русловых деформаций в зонах засыпки и размыву трубопроводов на соседних участках русла.

Методы крепления береговых склонов каменной или гравийной наброской, бетоном, асфальтобетоном или геотекстильным синтетическим материалом. Недостаточная экологическая надежность (асфальтобетон), деструкция полотна (геотекстиль) и высокая стоимость этих методов ограничивают их сферу применения.

Методы защиты трубопроводов, использующие русловыправительные и нано-соудерживающие сооружения, полузапруды, сквозные и глухие шпоры, продольные и поперечные дамбы и др. При этом необходимым условием устойчивости русловы-правительных сооружений является согласованность используемой схемы выправ-

ления участка реки с направленностью и интенсивностью руслового процесса (движение побочней, развитие излучин, перемещение осередков и островов).

Таблица 1. Классификация причин негативного развития русловых процессов на участках подводных переходов магистральных газопроводов (ППМГ)

Однако выполнить достоверный прогноз переформирования речных русел и пойм в условиях их стеснения выправительными сооружениями довольно сложно. Поэтому эти сооружения недолговечны и, кроме того, их строительство требует больших капитальных затрат.

На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработан новый способ защиты русел от размыва на участках подводных переходов трубопроводов. Предлагается формировать на участках перехода динамически устойчивое русло путем перераспределения фунтовой массы из зоны заиления в зону размыва с помощью землесосных снарядов. При этом достигается выравнивание поля скоростей водного потока и их понижение до величины, близкой к не размывающей скорости. На поверхности тела намыва формируется защитный поверхностный слой из наиболее крупных фракций фунта по специальной технологии работы земснаряда (перемещение торца намывного плавучего пульпопровода)

Предлагаемая технологическая схема защиты подводных переходов включает следующий цикл работ: создание базы данных (информация об объекте) -* мониторинг русловых процессов (гидрологические изыскания, батиметрия, деформации русла за ряд лет и т.д.) прогноз деформаций русла и оценка безопасной работы перехода на оставшийся период эксплуатации -> разработка рекомендаций по проведению профилактического или капитального ремонта ТЭО и технический проект защитных мероприятий ремонтные работы и мониторинг русловых процессов в послестроительный период, рис 3.

Предложенная схема принципиально отличается от существующей, которая включает следующие работы: обследование состояния подводного перехода разработка проекта капитального ремонта капитальный ремонт с использованием одного из трех указанных выше способов защиты подводных переходов. Преимущество предложенной в работе схемы и реализующих ее методов заключается в возможности замены дорогостоящего капитального ремонта подводных переходов профилактическим, выполняемым гидромеханизированным способом.

Для прогнозирования русловых процессов на участках подводных переходов разработаны аналитические методы расчета, основанные на теории насыщения и научных представлениях о связи скорости размыва ложа русла реки со скоростью диффузии взвешенных частиц из придонного слоя (формулы 18 и 21). Для определения значений переменных, входящих в эти формулы, используются следующие допущения- непрерывные кривые гидрофафа и водомерного фафика заменяются на дискретные (ступенчатые); момент перехода процесса размыва в процесс заиления устанавливается по точке "отсечения"; фаничные условия в расчетных створах заменяются на начальные с выделением характерных гидродинамических зон (рис 4)

Рис. 3. Информационно-технологическое обеспечение гидротехнической защиты

подводных переходов

Усяовныеобозначещц о -}-ровни водной поверхности, □ - расходы воды

Рис. 4. Графики функций Н =/н(Х) и 0 =/е0) для характерного 1979 г.

Расчеты транспортирующей способности потока при краткосрочных прогнозах деформаций русла необходимо производить относительно границ двух соседних интервалов времени <0 и .

Другим принципиальным отличием предлагаемой методики является использование в расчетах гидравлических характеристик, отнесенных к выделенным гидродинамическим зонам и скоростным вертикалям (в существующих нормативах предлагается использовать гидравлические характеристики, полученные осреднением аналогичных величин по всему расчетному участку). Выявление однородных гидродинамических зон проводится на основе анализа поперечных сечений и продольных профилей русла | с нанесенными на них изотахами, построенными по данным гидрологических изысканий.

Предложенная методика была апробирована на крупных гидротехнических сооружениях «Тюментрансгаза» на участках технических коридоров подводных переходов газопроводов через р Обь (пос Андра) и Алешкинскую протоку (рис. 5).

Объект исследования на р.Оби расположен между двумя крупными островами: о.Безымянный находится выше технического коридора перехода, а о.Низямский - в конце перехода.

Основная часть расхода воды проходила по правому рукаву русла реки, разделенного о.Безымянным. Причиной размыва русла в зоне ниток трубопроводов подводного перехода стал побочень (объем 2,5 млн.м3), формирующийся у левого берега. В результате этого сечение левобережной части русла значительно уменьшилось, а скорости потока в центральной части возросли. В 1989 г. произошел отрыв побочня от берега и образовалась протока, интенсивное развитие которой привело к размыву дна и возникновению провисов газопроводов,!рис 5

Вследствие сжатия побочнем поперченного сечения русла у правого склона левобережной стрежневой ложбины произошел значительный размыв русла. Глубина размыва достигала 7,0 ... 7,5 м, что также привело к провису ниток трубопроводов, рис. 6. _

Анализ фракционного состава донных отложений на участке технического коридора подводных переходов (рис. 5) показал, что в русле практически отсутствуют мелкие фракции с диаметром частиц <1 < 0,01 мм, которые выполняют связующую функцию в донных фунтах. Вполне вероятно, что эти фракции были снесены транзитным потоком в период производства строительных работ. |)тсутствие связующих фракций является одной из причин высокой интенсивности русловых процессов на участке перехода. ; г V ' '

Результаты сравнения расчетных и измеренных значений деформаций русла за период 1967-1989 гг. свидетельствуют о достаточной для Инженерных целей точности расчета по предлагаемой методике. Так, для участка на р.Оби расчетные значения эрозии в области фарватера достигают 8,36 м, а наблюдаемые фактические значения - 8,0 м; в правобережной зоне соответствующие деформации практически совпали (6,50 и 6,38 м). Расчетные и измеренные значения максимальных понижений отметок дна тоже совпали Достоверность предлагаемой методики подтверждается также сравнением площадных характеристик размыва! полученных в период наблюдений на р Оби, и рассчитанных по методике Наблюдаемая аккумуляция наносов в левобережной зоне соответствует расчетным приращениям донных отложений; динамика эрозионных процессов, зафиксированная на фарватере и в правобережной зоне, соответствует тенденции размыва дна, выявленной расчетными методами.

Рис. 5. Схемаучасткаисслед ований (р Обь, участок ш 11, пос.Андра) ] - русло реки; 2 - протока; 3 - отторгнутый побочень; 4 - зона размыпа в левобережной части русла; 5- правобережная часть русла; б - осередок

о.Безымянный

о.Низямский

коридор подводных переходов газопроводов (ППГ)

1, м

УВ

14

12

10

Условные обозначения

8

- поперечный профиль русла р Оби

6

7

■■"Г^" - положение нитки газопровода

4

2

- гидродинамическая зона

4-

-2

2 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

ПК

Рис. 6. Поперечный профиль русла и положение нитки газопровода

Таким образом, сравнение результатов вычислений деформаций русла, выполненных по предлагаемой методике, с измеренными значениями показало ее преимущество и высокую достоверность. Результаты расчетов убедительно доказывают необходимость обязательного разбиения изучаемого участка русла реки на зоны, дифференцированные по интенсивности гидродинамических процессов. Использование осредненных по всему участку значений глубин и скоростей приводит к серьезным ошибкам прогноза развития русловых деформаций. Согласно расчетам, выполненным по нормативным документам (проект института «Гипро-речтранс»), величина размыва составляет 1,4 м, что существенно отличается от измеренной величины - 8,0 м. Сравнение результатов вычислений деформаций русла, выполненных с использованием балансовых методов и по предложенной методике с измеренными значениями, показало (см. табл.2) высокую достоверность и преимущество предложенной методики.

Предложенная методика расчета русловых деформаций, основанная на уравнении динамики насыщения потока взвесями для ртдельных фракций грунта ложа реки и теоретических представлениях о связи размыва ложа реки со скоростью диффузии взвешенных частиц из придонных областей, может быть использована для решения практических задач прогнозирования размыва русел рек на участках подводных переходов.

В работе рассмотрен вопрос об использовании этой методики для определения степени безопасности эксплуатации подводных переходов Необходимость

рассмотрения этого вопроса диктуется экономическими соображениями, обусловленными возможностью замены капитальных ремонтов подводных переходов профилактическими мероприятиями, обеспечивающими повышение надежности и значительную экономию средств на эксплуатацию подводных переходов.

Таблица 2. Значения деформаций русла, вычисленные по различным методам

№ участка Значения АН, м, полученные по методам:

К.И.Россинского, И.А.Кузмина, Л.И.Викуловой И.И.Леви М.А.Великанова Автора с использованием формул Х.Ш.Шапиро

участок перехода -1,21 46,9% -2,82 109,3% -1,86 72,1% -2,41 93,4%

I зона +1,64 +5,46 +3,13 +3,03

II зона -3,82 -4,12 -5,95 -6,31

111 зона -3,74 -4,03 -5,46 -6,20

В.Н.Гончарова Автора с использованием формул А.Г.Хачатряна Автора Измеренные величины

участок перехода -1,94 75,2% -1,95 75,6% -2,64 102,3% -2,58

I зона +1,95 +1,5 +2,35 +1,5 (+4,5)"

II зона +3,97 -3,29 -8,36 -5,0 (-8,0)

III зона -3,26 -3,07 -6,38 -2,0 (-6,6)

- в скобках даны максимальные значения величины размыва.

Сущность предлагаемого метода оценки степени безопасности эксплуатации заключается в следующем. Коэффициент безопасности подводного перехода К6 определим в виде отношения:

К.

. Аг'-Лгф ' Az'-Az.

(25)

где Дг^ - глубина размыва русла в створе перехода на текущий момент времени

(осредненная величина размыва дна над трубопроводом по данным проекта или определяемая расчетным путем для условий с ненарушенной структурой грунтов ложа реки), м; Агф1 - то же по данным инструментального измерения или определяемая расчетным путем для условий с нарушенной при строительстве перехода структурой грунтов ложа реки, м; _

Дг7

Az„,

Т '

(26)

где Дг' - предельно допустимая глубина размыва дна в створе перехода на конец срока эксплуатации (заложенная в проекте или определяемая расчетным путем для естественных условий), м; Т и / - предельный (равный 30 годам) и актуальный (на момент оценки состояния перехода) сроки эксплуатации трубопровода соответственно.

Для расчета коэффициента безопасности Кб, = /(Г), характеризующего текущее состояние подводного перехода (как функция времени) из уравнений (25 и 26) определяется Ьа', строится график функции Ьг^ = /(Т), а затем по данным о толще фунта над трубопроводом (ежегодно определяется на подводных переходах в ОАО «Газпром», рис. 7) строится второй фафик = /(Г). Положение измеренных точек по отношению к теоретической кривой безопасности трубопроводов определяет значения коэффициента безопасности ка =/(Т).

Возможность применения предложенного метода рассмотрена на примере подводного перехода магистральных трубопроводов через Алешкинскую протоку. На рис. 7 представлены фафики зависимости Кб1 = /ДТ), рассчитанные по предложенной методике и данным измерений ОАО «Газпром». Анализ этих графиков показывает, что ординаты аппроксимирующей наклонной линии безопасности для русла с естественной отмосткой значительно превышают ординаты наклонной безопасности для русла с нарушенной отмосткой. Это расхождение можно объяснить тем, что при строительстве подводных траншей мелкие глинистые частицы, связующие донный фунт и частицы с с1<ёт,„ отм, уносятся течением. Вновь засыпаемые в траншею фунты имеют меньшую плотность (по сравнению с формируемыми потоком донными отложениями), не обладают связностью и поэтому легче размываются.

Анализ зависимости коэффициента безопасности как функции времени Кб, = /«(П позволяет получить достоверную информацию о необходимости и времени проведения профилактического ремонта подводных переходов магистральных трубопроводов взамен капитального ремонта. Сравнение ординат функций (в общем случае - кривых) безопасности, построенных для естественных русел и для русел с нарушенной отмосткой позволяет определить на оси абсцисс момент времени Т, начиная с которого разность между ординатами точек этих кривых превышает критическую величину К6 = 0,7. Именно с этого момента времени Т необходимо проводить комплекс мероприятий по защите трубопровода. Так, для Алешкинской протоки коэффициент безопасности (через 3 года после строительства перехода) снизился до величины 0,7, что соответствует величине деформации русла в диапазоне 1,0 ... 1,2 м

К«

Рис. 7. Оценка состояния подводных переходов через Алешкинскую протоку

Следовательно, согласно расчетам по предложенной методике, комплекс профилактических мероприятий должен быть проведен после трех лет эксплуатации перехода, что позволило бы сэкономить значительные средства при отказе от капитального ремонта. При этом толщина слоя намыва грунта по разработанной

нами технологии составила бы 0,5 ... 0,6 м, против 2,2 ... 2,5 м при оголенном трубопроводе (капитальный ремонт).

Алгоритм оценки состояния подводного перехода имеет следующий вид- строится гидрограф реки для половодья 3% обеспеченности;

- определяются гидравлические и геометрические характеристики потока на участке подводных переходов и выделяется наиболее опасная гидродинамическая зона;

- рассчитывается величина предельного размыва русла на весь срок эксплуатации перехода Ы^ и среднегодовое понижение отметок дна Ыпр1 над трубопроводом;

- строится график А2лр1 = /Р(Т);

- для наиболее опасной гидродинамической зоны рассчитывается деформация дна для условий с нарушенной структурой грунтов ложа реки на основе гидрологических данных за текущий год; определяется значение Агф1, соответствующее понижению отметок дна на текущий момент времени;

- на основе сравнения значений Ыпр1 и Агф1 принимается решение о времени проведения профилактического ремонта подводного перехода.

Профилактический ремонт подводного перехода предполагает проведение русловыправительных работ для формирования 'динамически устойчивого русла, для чего используется гидромеханизированный способ перераспределения фунтовых масс из зоны заиления в зону размыва. При разработке проекта защиты подводных переходов должны быть учтены геометрические параметры

I

профиля русла реки и параметры защитного слоя тела намыва (отмостка)

Геометрические параметры динамически устойчивого русла определяются на основе анализа полей скорости потока по выделенным гидродинамическим зонам и последующим расчетом параметров слоя намыва и глубин русла в каждой

зоне, обеспечивающих выравнивание поля скоростей. Расчет параметров русла

I

целесообразно проводить по формуле (24) и формуле Х.Ш. Шапиро (у= 2рх, где у - отметки поперечного профиля русла, отсчитываемые от поверхности воды, м; р - фокус параболы, м2, * - расстояние от уреза воды)] Положение фокуса параболы формируемого (искусственного) русла должно находится в пределах фокусов парабол естественного русла, определенных для максимальных и минимальных расстояний от уровня водной поверхности до отметок дна В противном слу-

чае нарушается сопряжение искусственного русла с примыкающими к нему участками и сформированное русло не будет являться динамически устойчивым, рис. 8.

1-1

Рис. 8. Способ выравнивания русла реки с защитой его от размыва (патент №2108424):

1 - деформированное русло; 2 - новое русло; 3 - зона размыва;

4 - зона заиления; 5 - земснаряд; 6 - намывной плавучий пульпопровод Результаты исследований эффективности данного способа формирования

динамически устойчивого русла (подводные переходы через р.Обь и Алешкин-скую протоку) показали, что намытые грунтовые массы интенсивно размываются в случае, если их поверхность не защищена слоем грунта из крупных фракций. Поэтому для обеспечения дополнительной устойчивости русла от размыва разработан технологический режим создания гидромеханизированным способом защитного поверхностного слоя (патент № 2108424).

При выпуске взвеси из точечного источника створ начала отложения наносов на дне русла реки Ьтч определяется как:

где - положение источника взвеси относительно нижней отметки ложа реки; V - средняя скорость потока; и. - динамическая скорость потока; IV - гидравлическая крупность частиц

Положение створа с максимальной мощностью отложения частиц с гидразин

лическои крупностью V?. = — >0,4, составляющих отмостку, вычисляется по фор-

и*

муле1

Поверхность ложа динамически устойчивого русла формируется из более крупных фракций. Минимальная гидравлическая крупность частиц взвеси

формирующей отмостку на поверхности тела намыва, определяется по формулам:

^ъЩг'^^55^' (29)

Г - гидравлический уклон динамически устойчивого русла; Н' - средняя глубина динамически устойчивого русла, g - ускорение силы тяжести.

Подставляя значения переменных из формулы (29) в формулы (27 и 28), получим соотношения для расчета параметров тела намыва при формировании динамически устойчивого русла:

Г _

""" ~ 0,551/.

Представленные выше формулы позволяют находить рациональные технические решения по отдельным операциям технологии русловыправительных работ.

Однако искусственная отмостка, создаваемая гидромеханизированным способом, подвергается воздействию потока, в результате чего частицы с с/<с1тт отм выносятся из тела намыва и его толщина уменьшается. Определены характеристики потока и фракционного состава фунта, при которых происходит разрушение тела отмостки.

Экспериментальное и теоретическое изучение условий оседания тела намыва проведено на Алешкинской протоке. Расчеты показали, что разрушение тела намыва происходило за счет уноса частиц диаметром с!<с!тт отм . Такие частицы составляли 20-25% от общего объема донных отложений. По данным фракционного состава можно оценить уменьшение толщины слоя намыва при использовании обычной, непофракционной укладки грунта.

Анализ экспериментальных данных показал, что способ формирования тела намыва без создания искусственной отмостки не является технологически совершенным, поскольку линейное отклонение между отметками тела намыва при различных способах укладки фунта составили 8 = 0,57 ± 0,03 м. Таким образом, защитный слой обеспечивает устойчивость тела намыва искусственно сформированного русла| и является необходимым для предотвращения размыва. Тем не менее, при формировании тела намыва пофракционным способом необходимо учитывать «оседание» защитного слоя вследствие выноса мелких частиц при их высоком содержании в намываемом фунте (20-25% объема крупных фракций).

В тех случаях, когда содержание мелкозернистых фракций превышает содержание крупнозернистых фракций, необходимо рассчитать возможное значение размыва защитного слоя при половодьи 3% обеспеченности и провести повторный пофракционный намыв защитного слоя на толщину, равную-величине уменьшения слоя в момент прохождения половодья. Результаты анализа экспериментальных данных (на |ллешкинской протоке) показали, что половодье 3% обеспеченности не приведет к разрушению защитного слоя толщиной 0,5-0,7 м (будет наблюдаться только его «оседание»), что во многом обусловлено гидравлическим режимом транзитного потока. Действительно, разность транспортирующей способности потока для крупнозернистых фракций (с1 > 0,1 мм) в половодье (3% обеспеченности) на входном и выходном створах участков переходов через р.Обь и Алешкинскую протоку (по данным инструментальных измерений) невелика. Поэтому вынос крупнозернистых фракций незначителен.

В шестой главе приведены результаты практической реализации разработанных теоретических и методических положений, способов расчета деформаций русла и технических решений по защите русла от размыва на участках переходов магистральных газопроводов. Выполнена оценка эффективности предложенных решений, а также экономической эффективности ремонтных работ, выполненных гидромеханизированным способом по проектам, разработанным автором.

Методы расчета русловых деформаций и способы защиты гидротехнических сооружений были апробированы на подводных переходах через р Обь и Алешкинскую протоку в процессе проведения ремонтных работ. Кроме комплекса работ по формированию динамически устойчивого русла было выполнено проектирование и строительство защитных гидротехнических1 сооружений (короткие разрезные шпоры, намыв косы), см. рис. 8.

При формировании динамически устойчивого русла гидромеханизированным способом путем срезки грунта в зоне заиления и его последующей укладки в зону размыва достигается выравнивание полей скоростей водного потока и их понижение до величины, близкой к величине неразмывающей скорости

Было установлено, что уложенные фунты могут быть размыты в половодье, если их поверхность не защищена слоем фунта из крупных фракций. Предложен способ выправления русла реки с защитой его от размыва (патент № 2108424), который впервые был апробирован при ликвидации аварийной ситуации на р.Оби (1992-1994гг.) и Алешкинской протоке (2000г.), рис. 9-11. Работы по срезке и намыву фунта выполнялись с помощью земснарядов производительностью по фунту 2,0-2,5 тыс м3/ч. Всего было разработано и намыто в зону размыва 4,5 млн.м3.

Для сдерживания размыва берегов р.Оби на участке перехода были использованы дополнительные сооружения - берегозащитная намывная коса с на-носозадерживающими дамбами (см. рис. 9 и 10), что позволило уменьшить поперечную циркуляцию потока, приводящую к значительному переформированию рельефа речного дна и его размыву на отдельных участках. Между коренным берегом и намывной косой были построены ныряющие дамбы, расположенные под углом 40-45° к линии берега навстречу потоку. В паводковый период ныряющие дамбы обеспечивают гашение скорости потока, а транспортируемые рекой наносы осаждаются между дамбами. В дальнейшем пространство меэцду коренным берегом и косой заиливается речными наносами. Таким образом, берег реки на длительный период защищен от размыва, что было подтверждено результатами натурных наблюдений.

Проведенные в сентябре 1992 года русловыправительные мероприятия на р.Оби в зоне подводного перехода газопроводов вызвапи изменение поперечного сечения русла, а следовательно, изменение гидравлических характеристик потока. В 1999 г. было исследовано состояние подводных переходов. Проведен комплекс гидрометрических работ, включая измерение полей скорости и промеры глубин на исследуемом участке.

Рис. 9. Схема р уел о выправите ль ных работ на 1ТПГ (пос.Лнлра) 1 - осередок, 2 -гюбоченъ;3 -берегозащитная коса; 4 - ныряющие дамбы; направление донных токов: *----- до выполнения работ —--- после выполнения работ

7

1

\ положение нитки

газопровода

Рис. 10. Поперечное сечение русла р.Обь при проведении ру ело в ы п р а в и тел ъ н ы х работ

1 - русло реки; 2 - протока; 3 - побочень; 4 - зона размыва, замывается земснарядами; 5 - чемс наряд; 6 - правобережная часть русла; 7 - плану чин пульповод; 4 и 8 - зона намыва грунта земснарядами; 9 - русло после проведения русловыправительнЫх работ; 10 - направления перемещения ¡рунтовых масс; ! I - русло реки до производства работ; 12 - левобережная часть русла

Результаты натурных измерений сравнивались с расчетными полями скорости для условий, сложившихся после проведения работ по выравниванию русла (1982 г.). Анализ полученных данных свидетельствует о полном совпадении полей скорости, рассчитанных для условий 1992 г. с полями скорости, измеренными в

Полученные результаты показывают высокую эффективность предложенных инженерных мероприятий по защите переходов газопроводов через р Обь,

Негативные деформации, приводящие к оголению газопроводов, обнаружены не были. Более того, разработанный способ не нарушает тип руслового процесса. В данном случае русловая многорукавность проявляется в продолжающемся смещении о. Низямский вниз по течению и развитии осередка, расположенного в средней части русла выше о Низямский. Отмечено, что в левобережной части русла возобновилась тенденция образования побочня, развитие которого соответствует 50-летнему циклу существующей динамики русловых процессов.

1939 г.

Рис, 11. Русловыправительные работы в зоне подводных переходов через Алешкинскую протоку

(патент №2108424)

Технические решения по ремонту подводного перехода через Алешкинскую протоку включали создание динамически устойчивого русла путем перемещения грунта из зоны заиления в правобережной части в зону размыва в левобережной части для выравнивания полей скорости водного потока с ее понижением до величины, близкой к неразмывающей скорости, рис.11. Для защиты от размыва левого берега предусмотрены направляющие разрезные шпоры, обеспечивающие гашение энергии потока и его равномерное распределение за шпорой. Этот прием позволяет частично выровнять скорости по сечению и, тем самым, погасить поперечную циркуляцию потока, характерную для криволинейных участков русел.

Система берегозащитных шпор, возведенных у вогнутого берега, способствует местному изменению режима потока (за каждой шпорой образуются зоны во-доворотных вторичных течений), что обеспечивает условия для сдерживания боковой эрозии в половодье, а также для отложения наносов в межполузапрудных

пространствах. При берегозащитных шпорах формируется новая прерывистая по-

I к" '' '

логая форма берега, для которой не опасны большие скорости течения.

Кроме того, в системе технических решений предусмотрен возврат точки слияния проток Большая и Нягыньпосл к положению, зафиксированному в 1980г. (т.е на 200-250 м вверх по течению протоки Нягыньпосл), за счет срезки побочня у левого берега протоки Большая с одновременным замывом правого берега В устье протоки Нягыньпосл создается трехступенчатый перепад для гашения энергии потока в точке слияния проток Большая и Нягыньпосл с одновременным замывом ямы размыва до отметок 2,0 м. Схемы рекомендуемых защитных мероприятий на Алешкинской протоке приведены на рис. 11.

Данные натурных исследований, проведенных в послеремонтный период на Алешкинской протоке, подтвердили высокую эффективность предложенных технических решений по защите подводного перехода от размыва. Точка слияния проток Большая и Нягыньпосл сместилась на 200 м вверх по течению; примерно на столько же сместилась и воронка размыва, обеспечив тем самым безопасность верхних ниток газопроводов.

Влияние предлагаемых в работе мероприятий по регулированию русла на гидравлику течения оценивалось с помощью математической модели Лятхера-Милитеева для расходов 3% и 10% - обеспеченности.

В диссертации приведена оценка эффективности реализации предложенных технических решений по результатам натурных исследований состояния русел на участках подводных переходов в послеремонтный период Наблюдения показали,

что на протяжении 5 лет русла р.Обь и Алешкинской протоки сохраняли динамически устойчивую форму, а провисы и оголения трубопроводов отсутствовали. В работе даны рекомендации по проведению русловыправительных работ для защиты магистральных газопроводов на реках Обь (у пос. Перегребное), Надым, Вятка, Сура и Белая (Краснодарский край), а также приведены схемы проектов ремонтных работ, выполненных на основе мониторинговых исследований за период 1995-2004 гг. |

Экономический эффект предлагаемого способа защиты подводных переходов от размыва оценивалась путем сравнения затрат на реализацию предложенных проектных решений ремонта с альтернативными - традиционными решениями. Так, для участка подводных переходов через р.Обь рассматривалось два альтернативных варианта:

- замыв фунтом размываемых участков русла в коридоре трубопроводов с укреплением намытых участков отсыпкой гравием;

- прокладка новых трубопроводов ниже зоны размыва.

Предложенная ^в работе схема защиты русла на участке технического коридора подводного перехода магистральных газопроводов через р.Обь выполнена институтом "Гипроречтранс" в виде проекта. По сметам разработчика проекта общая стоимость защитных мероприятий на данном участке составила 332,6 млн. руб. (в ценах 1999г.).

Первый из рассматриваемых альтернативных вариантов (замыв размываемых участков русла с укреплением отсыпкой щебня) был предусмотрен проектом и осуществлен в качестве первоочередного мероприятия, обеспечивающего временную защиту переходов от размыва. Стоимость этого мероприятия составляет (смета «Гипроречтранса», арх. № 78350 и №74211): замыв размываемых участков

I

(96,1 млн. руб.), защита отсыпкой щебня (426,3 млн. руб.). Общая стоимость защитных мероприятий по первому альтернативному варианту составляет 522,5 млн. руб. (в ценах 1999г.). Таким образом, предложенный нами вариант на 189,9 млн. руб. менее затратный, чем традиционный (это снижение затрат можно принять в качестве ориентировочной величины полученного экономического эффекта).

Расчетная стоимость прокладки одной нитки трубопровода через р.Обь по второму альтернативному варианту включает: земляные работы в русле (51,6 млн.руб.), сварочно-монтажные работы и укладка трубопровода в русле (16,8 млн руб), балластировка трубопровода (19,5 млн. руб.), устройство намывной

площадки на берегу (2,9 млн. руб.), мероприятия по защите правого берега (3,1 млн.руб.). Итого по одной нитке - 93,9 млн. руб., а прокладка новых 8-ми ниток трубопроводов потребовала бы 751,0 млн. руб. Сравнение предлагаемого способа со вторым альтернативным вариантом показывает, что получаемый экономический эффект больше, поэтому в качестве расчетного принимаем минимальный экономический эффект в ценах 1999 г. -189,9 млн. руб.

Аналогичные расчеты затрат на защиту подводных переходов через Алеш-кинскую протоку (срезка побочня у левого берега протоки Большая с одновременным намывом фунта на подводном склоне противоположного берега, замыв оголенных и провисающих участков на четырех нитках трубопроводов) по смете ЗАО «Подводнефтегазстрой» в ценах 1999 г. составили -415,595 млн. руб.

В качестве альтернативного варианта защиты рассматривается традиционный метод прокладки 8-ми новых ниток газопровода Уренгой-Ужгород. Стоимость замены газопроводов по смете ОАО «СУПТР -10» выполненной в феврале 1999 г. составила в ценах 1999 г. - 700 млн. руб. Следовательно, фактическая экономия от внедрения новой технологии выполнения ремонтных работ на переходах через Алешкинскую протоку составляет в ценах 1999 г. - 284,650 млн руб.

Общий экономический эффект от реализации предложенных способов капитального ремонта подводных трубопроводов через р.Обь и Алешкинскую протоку составляет 189,9 + 284,6= 474,5 млн. руб. (в ценах 1999 года).

ВЫВОДЫ

1. Анализ сложившейся практики проектирования и эксплуатации речных и мелиоративных сооружений показал, что существующие методы их защиты от размыва и заиления носят локальный характер, не учитывают особенности деформации ложа русла, обусловленные спецификой физико-механических свойств фунта, и не соответствуют современным научным представлениям о динамике русловых процессов.

Показано, что основными причинами возникновения аварийных ситуаций на линейных гидротехнических сооружениях (подводных переходах трубопроводов) являются их провисы и оголения, обусловленные увеличением интенсивности руслового процесса, выносом потоком мелких фракций грунта и изменением его физико-механических свойств, вызванными разработкой траншей и замывом трубопроводов. Систематизированы и классифицированы причины возникновения аварийных ситуаций на участках подводных переходов трубопроводов.

, 1. 1

2. Теоретические исследования транспортирующей способности потока и русловых деформаций позволили расширить представления о механизме руслового процесса и сформулировать теоретическое положение о наличии пропорциональной зависимости между скоростью размыва дна и скоростью диффузии -частиц грунта из придонного слоя, что позволило установить количественную связь между транспортирующей способностью потока и размывом дна. Выдвинутое теоретическое положение было подтверждено результатами экспериментальных исследований автора, а также данными, опубликованными в научной литературе.

3. На основе результатов теоретических и натурных исследований разработана методика расчета русловых деформаций рек и каналов, в том числе на участках линейных гидротехнических сооружений, основанная на теории насыщения потока наносами различных фракций и теоретическом положении о связи скорости размыва дна со скоростью диффузии взвешенных частиц из придонного слоя. Методика учитывает расчетные периоды подъема и спада паводка, момент перехода процесса размыва в процесс заиления, начальные гидрологические и гидравлические параметры для характерных гидродинамических зон. Методика включает рекомендации по расчету глубины заложения трубопровода на участке подводного перехода.

4. Разработана методика прогнозирования технического состояния подводных переходов трубопроводов, повышающая надежность и безопасность их эксплуатации. Методика основана на выявлении причин и источников неблагоприятного развития деформаций речного русла и позволяет учесть динамику насыщения потока продуктами размыва в зависимости от структуры (нарушенной и ненарушенной) поверхности русла участка подводного перехода.

Введено и обосновано понятие коэффициента безопасности подводного перехода трубопровода, который характеризует его состояние на текущий момент времени. Для определения значений коэффициента безопасности предложены расчетные зависимости, полученные аналитическим путем. Разработан алгоритм принятия решений о сроках проведения профилактических и капитальных ремонтов подводного перехода трубопровода в зависимости от прогноза динамики ко-

I

эффициента безопасности трубопровода.

5. Предложен оригинальный способ защиты от размыва подводных переходов трубопроводов, основанный на формировании динамически устойчивого русла путем одновременного выравнивания поля скоростей водного потока и восста-

новления естественной отмостки (патент РФ № 2108424). Разработанная и экспериментально подтвержденная методика расчета толщины защитного слоя (из наиболее крупных фракций грунта) тела намыва, формируемого гидромеханизированным способом, позволяет учитывать вынос речным потоком мелких фракций намываемого фунта.

6. Для регулирования русел рек и каналов, долговременной защиты линейных гидросооружений от размыва предложена новая ^технология, включающая производство русловыправительных работ, в том числе формирование динамически устойчивого русла с разработкой фунта землесосными снарядами в зоне заиления и его~перемещение в зону размыва с образованием защитного слоя ложа русла из более крупных фракций фунта, а также возведение регуляционных сооружений намывом фунта в текущую воду. Разработаны рекомендации по применению предложенной технологии для защиты от размыва подводных переходов трубопроводов. Применение данной технологии при ремонте провисающих и оголенных подводных переходов газопроводов через р. Обь и Алешкинскою протоку позволило получить экономический эффект равный 474,5 млн рублей (1999г.).

7. Результаты теоретических и натурных исследований позволили выявить основные причины размыва и заиления гидротехнических элементов оросительной сети, приводящие к изменению режима работы и снижению эффективности оросительной системы, и сформулировать принципы рационального распределения твердого стока по элементам оросительной сети.

8. Впервые предложена методика расчета рационального деления твердого стока по элементам оросительной сети для повышения эксплуатационной надежности ее функционирования. В основу расчета положен принцип обеспечения устойчивого транспорта наносов по элементам оросительной сети при различных гидравлических режимах потока. При этом динамическая устойчивость русел обеспечивается за счет направленного изменения параметров водотока (при заданном составе фунтов ложа русла), либо переформированием состава донных отложений (при заданных характеристиках русла) Методика включает оригинальный алгоритм расчета размыва и заиления каналов оросительной сети.

9. Предложенный метод регулирования режима транспорта и рационального деления твердого стока в каналах обеспечивает возможность оптимизации параметров элементов ирригационной системы для заданного эксплуатационного режима с учетом рельефа местности, свойств слагающих русло фунтов и офани-

чений на заиление, что позволяет конструировать адаптированную к условиям аг-роландшафта оросительную сеть.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Медведев С.С. К вопросу прогнозирования русловых деформаций самоформирующихся каналов в несвязных фунтах // В кн. "Вопросы строительства гидротехнических сооружений при межбассейновой переброске стока. М.: ВНИИ-ГиМ, 1980, с. 80-88. !

2. Медведев С.С. Методика расчета пионерного русла самоформирующегося канала. IIB кн.: Гидравлика и расчеты гидросооружений. М.: ВНИИГиМ, 1984. с.93-98.

3. Медведев С.С., Даудов М. «Способ очистки канала от донных и природных наносов и устройство для его осуществления». A.C. №1587120,1990.

4. Медведев C.CJ, Ермаков Г.Г. Проблемы проектирования, строительства и эксплуатации подводных переходов магистральных газопроводов и пути их решения. // Сб. Материалы совещания "Пути обеспечения надежности и безопасности подводных переходов магистральных газопроводов РАО "Газпром" (Самара, март 1997 г.). М.: ИРЦ Газпром, 1997, с. 48-58.

5 Медведев С.С., Щербаков А.О. Современные подходы к проведению

профилактических и капитальных ремонтов подводных переходов. // Сб. Материалы совещания "Пути обеспечения надежности и безопасности подводных переходов магистральных газопроводов РАО "Газпром" (Самара, март 1997г.). М.: ИРЦ Газпром, 1997, с. 59-63.

6. Медведев С.С., Хороших A.B. и др. "Способ выправления русла реки с защитой его от размыва". Патент №2108424 (19) RU (11), 1997г.

7. Медведев С.С. «Способ защиты водных источников (рек) от нефтяных загрязнений». Патент RU №2115785 (13) С1, 1998.

8. Медведев С.С., Вербицкий B.C. Рациональное распределение твердого стока по элементам оросительной системы // Сб "Современные проблемы ме-лиораций и пути их решения". Том ll(99). М.: 1999, с.220-234.

9. Медведев С.С., Долгов И.А., Пантусов С.В, Дейс В.А и др. Диагностика провисов и оголений подводных переходов магистральных трубопроводов через реки и технические решения по их устранению. // Сб. Материалы совещания "Пути обеспечения надежности и безопасности подводных переходов магистральных газопроводов ОАО "Газпром" (Москва, март 2000 г.). М.: ИРЦ Газпром, 2000, с. 3139.

10 Медведев С.С., Дейс В.А., Лебедев Н.В. и др. Технические решения по ликвидации аварийной ситуации на переходах газопроводов через Алешкинскую протоку р.Оби. II В сб. «Экологические проблемы мелиорации» Междун. научн конф. (27-28 марта). М.: ВНИИГиМ. 2002, с 331-332.

11 Медведев С.С., Лебедев Н.В. и др. "Гидротехническая защита подводных переходов трубопроводов от размыва". С.-П.; доклад на международном симпозиуме МАГИ, 2002г.

12. Медведев С.С. Исследование русловых процессов р.Оби на участке технического коридора подводных переходов газопроводов. //Труды Академии проблем водохозяйственных наук. Вып. 7, «Русловедение и гидроэкология». М.: 2002.

13. Медведев С.С., Вербицкий B.C. Методы защиты водотоков от нефтяных загрязнений при авариях на подводных переходах нефтепроводов. //Материалы международной конференции «Экологические проблемы мелиорации» М.: ВНИИ-ГиМ. 2002. С.338-340.

14. Медведев С.С., Лебедев Н.В., Фирсов A.B. "Регулирование жидкого и твердого стока в реке в районе водозабора". Материалы международной конференции "Экологические проблемы мелиорации". М.; ВНИИГиМ, 2002г., с 263-265.

15. Медведев С.С. Гидротехническая защита подводных переходов трубопроводов от размыва. // Труды Академии проблем водохозяйственных наук. Вып. 9 «Проблемы русловедения». М.: 2003, с. 161-170.

16. Медведев С.С., Салюков В.В., Лебедев Н.В., Долгов И.А. Ермолаев С.А. Научно-техническое обеспечение гидротехнической защиты подводных переходов трубопроводов//Ж. «Газовая промышленность», 2004, № 12. С. 11-14.

17. Медведев С.С., Лебедев Н.В., Асосков Г.Н. Новые направления исследований по гидротехнике. И Ж. «Мелиорация и водное хозяйство». М.: № 5, 2004. С. 46-49.

18. Медведев С.С. Мониторинг русловых процессов и технические решения по защите подводных переходов Надымского ЛПУ МГ. //Материалы совещания «Эксплуатация подводных газоконденсатопроводов». ОАО «Газпром» М.:000 ИРЦ «Газпром», 2005. (в соавторстве)

19. Медведев С.С. Научно-техническое обеспечение гидротехнической защиты подводных переходов трубопроводов. // Материалы совещания «Эксплуатация подводных газоконденсатопроводов». ОАО «Газпром» М.:000 ИРЦ «Газпром», 2005.

20. Иванов И.А., Медведев С.С. Габионы в мелиорации и дорожном строительстве. //Учеб. пособие Улан-Уде: «Информ Полис», 2005 143 с.

21. Медведев С.С., Лебедев Н.В., Ермолаев А.Е. Ликвидация аварийных разливов нефти при авариях на подводных переходах нефтепроводов. Ж. «Газовая промышленность», 2005, №2, с. 79-81.

22. Добрачев Ю П., Медведев С.С., Дейс А В. Регулирование твердого стока по элементам оросительной сети. //Сб. научных докладов межд. конф. «Техническое обеспечение орошаемого земледелия в АПК» Коломна, 2005. С. 193-197.

23. Медведев С.С., Утесинов В.Н., Чурмаев О.М. Постановка и решение задачи по определению размыва и заиления в открытых руслах для несвязанных фунтов. II Ж. «Прикладная математика и механика», М.: Т. 69, вып 4, 2005. С. 673-680.

24. Медведев С.С. Методы расчетов размыва дна взвесенесущим русловым потоком на участках подводных переходов трубопроводов. // Ж. «Газовая промышленность», 2006, №2.

25. Медведев С.С. Рациональное распределение твердого стока в элементах оросительной сети. IIЖ. «Вестник Россельхозакадемии», № 3, 2006.

26. Медведев С.С. Оценка безопасности состояния подводных магистральных трубопроводов. II Ж. «Газовая промышленность» №4, 2006.

Подписано к печати 01.04.2007г. Заказ 30Тираж 150

ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им. А.Н. Костякова Россельхозакадемии 127550, Москва, ул. Б.Академическая, 44

Введение.

Глава 1. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ЗАИЛЕНИЕМ

И ИХ НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ.

1.1. Заиление и размывы русел каналов оросительных систем

1.2. Методы борьбы с заилением оросительных каналов.

1.3. Роль наносов в общей проблеме эксплуатации гидротехнических сооружений

1.4. Проблемы регулирование твердого стока в водохранилищах и каналах с применением отстойников.

Глава 2. АНАЛИЗ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ДЕФОРМАЦИИ РУСЕЛ.

2.1. Модели руслового потока и его транспортирующей способности

2.2. Ирригационные водохранилища и водозаборы.

2.3. Естественная отмостка русла

2.4. Русловые деформации на участках подводных переходов магистральных трубопроводов

Глава 3. ДИНАМИКА РУСЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ДВИЖЕНИИ

ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКОВ

3.1. Уравнение гидродинамики для потока жидкости с частицами.

3.2. Анализ уравнения движения стационарного плоского взвесенесущего потока.

3.3. Длина пути насыщения потока взвесями

3.4. Гипотеза о связи диффузии взвешенных частиц с величиной размыва ложа русла.

3.5. Верификация метода.

3.6. Русловые деформации при грядовом движении наносов.

Глава 4. РАЦИОНАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОГО И

ЖИДКОГО СТОКА В ЭЛЕМЕНТАХ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

4.1 Условия рационального водозабора из естественных водоисточников

4.2 Основные принципы рационального распределения твердого стока по элементам оросительной сети.

4.3. Методика расчета рационального деления взвесенесущего потока по элементам оросительной сети.

4.4. Методика расчета динамически устойчивых русел рек и каналов оросительной системы . 101;

4.5. Методы регулирования твердого стока в элементах оросительной сети при условии рационального водозабора.

Глава 5. МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ РУСЕЛ РЕК ОТ РАЗМЫВА НА УЧАСТКАХ

ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ ТРУБОПРОВОДОВ

5.1. Постановка задачи.

5.2. Прогнозирование русловых процессов на участках подводных переходов.

5.3. Оценка безопасности состояния подводных магистральных трубопроводов

5.4. Методика определения выноса грунта из тела намыва.

5.5. Гидравлическая схема защиты

5.6. Гидротехнические мероприятия и основные положения по технологии производства намывных работ

Глава 6. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ И

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.

6.1. Защита подводных переходов через р.Обь и

Алешкинскую протоку

6.2. Изучение состояния подводных переходов в послеремонтный период

6.3. Технические решения по защите подводных переходов магистральных газопроводов через реки РФ

6.4. Экономическая эффективность предложенных технических решений

Выводы

Актуальность проблемы. Для обеспечения проектирования, строительства и надежной, безопасной эксплуатации гидротехнических сооружений на реках, транспортирующих наносы, совершенствование методов расчета речных и мелиоративных сооружений является актуальной проблемой, решение которой должно базироваться на современных разработках в области теории руслового процесса. За последнее десятилетие при эксплуатации гидротехнических сооружений значительное их количество вышло из строя и стало представлять реальную экологическую и социальную опасность. Высокие паводки на больших и малых реках, наводнения в крупных сельскохозяйственных и промышленных регионах, имеющих высокую плотность населения, делают проблему защиты и обеспечения надежного функционирования гидротехнических сооружений, в том числе на гидромелиоративных системах, чрезвычайно актуальной.

Для большинства оросительных систем России водозабор производится из равнинных рек, транспортирующих значительное количество взвешенных и донных наносов, которые, осаждаясь в оросительных каналах, снижают их пропускную способность, а увеличение размывающей способности потока приводит к размыву русла. При очистке I оросительных каналов возникает проблема утилизации и размещения выбираемого грунта. При эксплуатации многочисленных подводных переходов газо- и нефтепроводов и других гидротехнических сооружений наблюдаются большое число отказов из-за наружной коррозии труб, механических повреждений и других дефектов, обусловленных оголением и провисанием трубопроводов вследствие развития русловых деформаций. Средняя интенсивность отказов за последние 10 лет составила 0,39 случая на 1000 км газопроводов в год. На ликвидацию аварийных состояний : подводных переходов ОАО «Газпром» затрачивает ежегодно более 5 млрд. рублей, а затраты на очистку ирригационных систем от наносов составляют 0,5-0,6 млрд. рублей в год.

Причины возникновения аварийных ситуаций и разрушения речных и мелиоративных сооружений связаны с ошибками проектирования, которые возникают из-за неверных оценок переформирования русел и пойм. Достоверную оценку технической и экологической безопасности гидросооружений получить довольно сложно из-за нарушения естественного хода руслового процесса, вызванного гидротехническим вмешательством в жизнь реки и оттеснением руслового и пойменного потоков выправительными сооружениями.

Вопросы управления твердым стоком в ирригационных каналах и защита речных гидротехнических сооружений входят в круг задач, решаемых в рамках одной проблемы, связанной с изучением русловых процессов.

Анализ существующих методов защиты каналов ирригационных систем и русел рек на участках подводных переходов трубопроводов от размыва (методы крепления берегов и дна гибкими синтетическими материалами, засыпки и укладки заполненных грунтом контейнеров, возведение местных русловыправительных сооружений и др.) показывает их малую эффективность из-за неоднозначного характера последствий, вызванных локальным воздействием защитных мероприятий на естественное развитие руслового процесса. Более эффективные методы I защиты основаны на концепции динамически устойчивого русла. Для реализации этой концепции необходимо разработать и теоретически обосновать методы расчета русловых деформаций и технологию формирования динамически устойчивого русла.

Анализ состояния проблемы свидетельствует о необходимости развития и углубления теоретических представлений и экспериментальных исследований влияния русловых процессов на устойчивость гидротехнических сооружений. В связи с этим актуальным является совершенствование и создание новых критериев безопасности и методов диагностики технического состояния и защиты гидротехнических сооружений на размываемых и заиляемых участках русел водотоков, включая мониторинг, ситуационный анализ, прогнозирование, методы расчета и технологию формирования динамически устойчивого русла.

Цели и задачи исследований. Целью исследований является совершенствование теории русловых процессов, разработка способов формирования динамически устойчивого русла, методов расчета русловых деформаций и методов защиты речных и мелиоративных сооружений от негативных процессов размыва и заиления русел для повышения надежности их функционирования и предотвращения возникновения аварийных ситуаций. Для достижения цели в диссертации поставлены следующие основные задачи: выполнить анализ проблемы эксплуатации речных и гидромелиоративных сооружений, методов расчета руслового потока и деформации русел, а также существующих способов защиты гидросооружений от негативных последствий размыва и заиления русел;

- усовершенствовать теорию русловых процессов для двухфазного потока жидкости, создать математическую модель, связывающую транспортирующую способность потока с деформациями русла;

- разработать методику расчета размыва русел, в которой учитывается связь транспортирующей способности потока с размывом русла; 1

- разработать методы диагностики и прогнозирования состояния подводных переходов трубопроводов в период их эксплуатации;

- сформулировать принципы и разработать технологию создания динамически устойчивого русла;

- предложить способ защиты подводных переходов трубопроводов, основанный на принципах формирования динамически устойчивого русла, и методы расчета параметров защитного слоя из крупных фракций грунта (отмостки) для предотвращения размыва русла;

- сформулировать систему способов защиты гидросооружений ирригационных систем с регулированием режима транспорта наносов в каналах.

Объектом исследования являются речные и гидромелиоративные сооружения, русловые участки в зонах технических коридоров подводных переходов трубопроводов через реку Обь и Алешкинскую протоку, а также через реки Надым, Вятка, Сура, Белая (Краснодарского края). Предмет исследования - влияние русловых процессов в зоне деформированных участков рек и каналов на устойчивость гидротехнических и мелиоративных сооружений.

Методика исследования. Поставленные задачи решались путем проведения теоретических, экспериментальных и натурных исследований. Теоретической и методологической основой выполненных исследований являются классические труды Н.В. Гришанина, Е.А.Замарина, В.В.

Пославского, М.В.Потапова, Г.А.Тер-Абрамянца, А.Г.Хачатряна, Х.Ш.

Шапиро и других отечественных и зарубежных ученых. В исследованиях использовались разработки в области гидротехники, гидрологии, гидравлики русловых потоков, динамики сплошных сред, аналитического и численного моделирования.

Методика, оборудование и аппаратура, используемые при производстве гидрометрических измерений на участках подводных переходов через водотоки соответствовали требованиям существующих нормативных документов. Обработка данных экспериментальных и I натурных исследований проводилась с использованием статистических программ и численных методов.

Научная новизна исследований состоит в разработке эффективных методов защиты гидросооружений, методик инженерных расчетов и технологий, в том числе:

- разработаны новые положения теории насыщения потока разнофракционными грунтами, полученные расчетные зависимости применены в практике проектирования, строительства и эксплуатации =-. речных и гидромелиоративных сооружений;

- впервые теоретически обоснована и подтверждена натурными исследованиями, выполненными автором, методика прогноза деформаций русел рек и каналов в зоне влияния гидротехнических сооружений;

- предложена новая концепция защиты подводных переходов трубопроводов, основанная на выполнении русловыправительных работ гидромеханизированным способом и формировании динамически устойчивого русла;

- предложен метод диагностики состояния подводных переходов трубопроводов, позволяющий планировать эффективную стратегию их эксплуатации и своевременно проводить профилактический ремонт сооружений (взамен дорогостоящего капитального);

- разработан принципиально новый метод защиты каналов оросительных систем от заиления, обеспечивающий регулирование режима транспорта наносов и позволяющий снизить осаждение взвешенных частиц в сооружениях ирригационных систем.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Теоретическое положение о наличии связи между скоростью размыва дна песчаного русла и скоростью диффузии частиц из придонного слоя, подтвержденное результатами натурных исследований.

2. Методика прогнозирования размыва русел рек и каналов, основанная на теории насыщения потока разнофракционными наносами и связи размыва дна с транспортирующей способностью потока.

3. Методика расчета и технология формирования динамически i устойчивого русла, включая метод создания защитного слоя намыва из наиболее крупных фракций грунта.

4. Методика диагностики технического состояния подводных трубопроводов с использованием коэффициента безопасности.

5. Методика регулирования режима транспорта наносов в каналах ирригационных систем.

6. Способ защиты русел водотоков от размыва на участках подводных переходов трубопроводов, основанный на формировании динамически устойчивого русла путем одновременного выравнивания поля скоростей водного потока и восстановления естественной отмостки (патент РФ № 2108424).

Достоверность научных результатов. Теоретический подход, используемый для вывода уравнения связи между транспортирующей способностью потока и размывом дна, базируется на общих уравнениях динамики сплошных сред (при наложении ряда условий: малые концентрации твердых частиц в потоке, равенство коэффициентов диффузии однородного двухфазного потока и отсутствие взаимодействия между твердыми частицами). Выдвинутое научное положение (в форме гипотезы) о наличии пропорциональной связи между скоростью размыва дна и скоростью диффузии частиц из придонного слоя было подтверждено результатами экспериментальных исследований автора, а также данными, опубликованными в научной литературе.

Достоверность предложенной методики прогноза русловых деформаций подтверждена результатами натурных исследований полей скорости и мутности, а также данными разновременных русловых съемок в период 1989-2002 гг. на участках технических коридоров через р. Обь (п. Андра) и Алёшкинскую протоку, через реки Надым и Вятка.

Обоснованность методики формирования динамически устойчивого русла подтверждена результатами многолетних (13 лет) натурных наблюдений. Данные русловой съемки, проведенной до и после формирования динамически устойчивого русла, и их анализ позволили i доказать высокую эффективность предлагаемого способа защиты подводных переходов трубопроводов.

Практическая значимость исследований. Диссертационная работа направлена на решение крупной народно-хозяйственной проблемы, связанной с обеспечением защиты гидросооружений от негативных последствий развития русловых процессов и созданием условий для безаварийной эксплуатации подводных переходов трубопроводов и каналов ирригационных систем.

Предложенная методика прогнозирования размыва речного русла рекомендуется к использованию во всех областях гидротехнического строительства, в частности, при проектировании, строительстве и эксплуатации противопаводковых защитных сооружений, мостов, струенаправляющих дамб, подводных переходов трубопроводов и каналов ирригационных систем.

Способ защиты подводных переходов трубопроводов, основанный на создании динамически устойчивого русла и защищенный патентом (№ 2108424) реализован при проведении ремонта 18-ниточного перехода магистрального газопровода через р. Обь, что позволило получить экономический эффект 189,9 млн.руб. (в ценах 1999 г.). Экономический эффект от внедрения способа диагностики технического состояния и новой технологии защиты подводных переходов трубопроводов через Алешкинскую протоку составил 284,6 млн.руб. (в ценах 1999 года).

Личный вклад автора состоит в постановке цели и задач исследований, определении направлений совершенствования теоретических разработок, участии в изысканиях, проведении длительных натурных экспериментов, системной обработке и анализе результатов, создании моделей и выполнении модельных расчетов, разработке методик для практического использования при проектировании, строительстве и эксплуатации гидросооружений, а также в разработке технических решений, практических выводов и рекомендаций.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном i

Гидравлическом Конгрессе (МАГИ, С.Петербург, 2002 г.), на Всероссийском гидрологическом съезде (2004г.), на технических совещаниях ОАО «Газпром» (1997-2004 гг.), на ll-ой Международной конференции «Обслуживание и ремонт газонефтепроводов» (ОАЭ, Дубай, 2004 г.), на научно-практических конференциях ВНИИГиМ и МГУП (1990-2004 гг.). Научно-технические разработки экспонировались на Международных выставках (Таиланд, Бангкок, 2004; Иордания, Амман, 2005, 2006).

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 26 печатных работах, в том числе, в журналах по Перечню ВАК 7, защищены патентами (№ 2108424, № 2115785 и а.с. №1587120).

186 ВЫВОДЫ

1. Анализ сложившейся практики проектирования и эксплуатации речных и мелиоративных сооружений показал, что существующие методы их защиты от размыва и заиления носят локальный характер, не учитывают особенности деформации ложа русла, обусловленные спецификой физико-механических свойств грунта, и не соответствуют современным научным представлениям о динамике русловых процессов.

Показано, что основными причинами возникновения аварийных ситуаций на линейных гидротехнических сооружениях (подводных переходах трубопроводов) являются их провисы и оголения, обусловленные увеличением интенсивности руслового процесса, выносом потоком мелких фракций грунта и изменением его физико-механических свойств, вызванными разработкой траншей и замывом трубопроводов. Систематизированы и классифицированы причины возникновения аварийных ситуаций на участках подводных переходов трубопроводов. i

2. Теоретические исследования транспортирующей способности потока и русловых деформаций позволили расширить представления о механизме руслового процесса и сформулировать теоретическое положение о наличии пропорциональной зависимости между скоростью размыва дна и скоростью диффузии частиц грунта из придонного слоя, что позволило установить количественную связь между транспортирующей способностью потока и размывом дна. Выдвинутое теоретическое положение было подтверждено результатами экспериментальных исследований автора, а также данными, опубликованными в научной литературе.

3. На основе результатов теоретических и натурных исследований разработана методика расчета русловых деформаций рек и каналов, в том числе на участках линейных гидротехнических сооружений, основанная на теории насыщения потока наносами различных; фракций и теоретическом положении о связи скорости размыва дна со скоростью, диффузии взвешенных частиц из придонного слоя. Методика учитывает расчетные периоды подъема и спада паводка, момент перехода процесса размыва в процесс заиления, начальные гидрологические и гидравлические параметры для характерных гидродинамических зон. Методика включает рекомендации по расчету глубины заложения трубопровода на участке подводного перехода.

4. Разработана методика прогнозирования технического состояния подводных переходов трубопроводов, повышающая надежность и безопасность их эксплуатации. Методика основана на выявлении причин и источников неблагоприятного развития деформаций речного русла и позволяет учесть динамику насыщения потока продуктами размыва в зависимости от структуры (нарушенной и ненарушенной) поверхности русла участка подводного перехода.

Введено и обосновано понятие коэффициента безопасности подводного перехода трубопровода, который характеризует его состояние на текущий момент времени. Для определения значений коэффициента безопасности предложены расчетные зависимости, полученные I аналитическим путем. Разработан алгоритм принятия решений о сроках проведения профилактических и капитальных ремонтов подводного перехода трубопровода в зависимости от прогноза динамики коэффициента безопасности трубопровода.

5. Предложен оригинальный способ защиты от размыва подводных переходов трубопроводов, основанный на формировании динамически устойчивого русла путем одновременного выравнивания поля скоростей водного потока и восстановления естественной отмостки (патент РФ № 2108424). Разработанная и экспериментально подтвержденная методика расчета толщины защитного слоя (из наиболее крупных фракций грунта) тела намыва, формируемого гидромеханизированным способом, позволяет учитывать вынос речным потоком мелких фракций намываемого грунта.

6. Для регулирования русел рек и каналов, долговременной защиты линейных гидросооружений от размыва предложена новая технология, включающая производство русловыправительных работ, в том числе формирование динамически устойчивого русла с разработкой грунта землесосными снарядами в зоне заиления и его перемещение в зону размыва с образованием защитного слоя ложа русла из более крупных фракций грунта, а также возведение регуляционных сооружений намывом грунта в текущую воду. Разработаны рекомендации по применению предложенной технологии для защиты от размыва подводных переходов трубопроводов. Применение данной технологии при ремонте провисающих и оголенных подводных переходов газопроводов через р. Обь и Алешкинскою протоку позволило получить экономический эффект равный 474,5 млн. рублей (1999г.).

7. Результаты теоретических и натурных исследований позволили выявить основные причины размыва и заиления гидротехнических элементов оросительной сети, приводящие к изменению режима работы и снижению эффективности оросительной системы, и сформулировать принципы рационального распределения твердого стока по элементам оросительной сети.

8. Впервые предложена методика расчета рационального деления твердого стока по элементам оросительной сети для повышения эксплуатационной надежности ее функционирования. В основу расчета положен принцип обеспечения устойчивого транспорта наносов по элементам оросительной сети при различных гидравлических режимах потока. При этом динамическая устойчивость русел обеспечивается за счет направленного изменения параметров водотока (при заданном составе грунтов ложа русла), либо переформированием состава донных отложений (при заданных характеристиках русла). Методика включает оригинальный алгоритм расчета размыва и заиления каналов оросительной сети.

9. Предложенный метод регулирования режима транспорта и рационального деления твердого стока в каналах обеспечивает возможность оптимизации параметров элементов ирригационной системы для заданного эксплуатационного режима с учетом рельефа местности, свойств слагающих русло грунтов и ограничений на заиление, что позволяет конструировать адаптированную к условиям агроландшафта оросительную сеть.

1. Алтунин B.C. Кинематические и морфологические зависимости и их применение для расчета общего размыва подмостовых русел. // Сб. научн. трудов ЦНИИС, вып. 14. М.: 1965, с. 22-28.

2. Алтунин С. Т. Заиление водохранилищ и размыв русла в нижнем бьефе плотин // Тр. 3-го Всесоюз. гидрол. съезда. Т. 5. Л., I960. С. 53—64.

3. Алтунин С.Т. Водозаборные узлы и водохранилища.// М.:Колос, 1964, с. 5-426.

4. Алтунин С.Т. Регулирование русел рек. / М.: Сельхозгиз, 1962, 27 с.

5. Андреев О.В. Проектирование мостовых переходов. / М.: Транспорт, 1980.215 с.

6. Антроповский В. И. Влияние водности на русловой процесс и пределы значений основных гидрологических и гидравлических характеристик при различных типах руслового процесса // Тр. ЗСРНИГМИ. 1976. Вып. 22. С. 140—145.

7. Антроповский В. И. Методика гидролого-морфологической оценки переформирования русел зарегулированных рек // Тр. АВН. 1996. Вып. 3. С. 44—52.

8. Артамонов К.Ф. Регулировочные сооружения при водозаборе на реках в предгорных районах.// Фрунзе: изд-во АН Кирг ССР, 1963, Ci, 10-344.

9. Балакаев Б. К. Некоторые результаты полевых исследований русловых процессов ниже Тедженских водохранилищ // Вопросы гидротехники и гидравлики. Киев, 1965. С. 148—151.

10. Барышников Н. Б., Попов И. В. Динамика русловых потоков и русловые процессы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988.455 с.

11. Барышников Н.Б. Речные поймы. Л.: Гидрометеоиздат, 1978.1152 с.

12. Безденежных М.М. Продольные выправительные сооружения на реках Обского бассейна. Производственно-технический сборник, № 6, 1963, с.8-13

13. Беликов В.В. Вычислительный комплекс «TRIANA» генератор сеток треугольных конечных элементов в произвольных плоских областях. М., ГосФАП СССР, П007705, 1984.

14. Беликов В.В. Несибсоновская интерполяция новый метод интерполяции значений функции на произвольной системе точек. Вычислительная тематика и математическая физика, т.37, № 1,1997, с. 11-17.

15. Беркович Н.М., Медведев С.С., Дейс В.А. й:др. Исследование русловых процессов р.Оби на участке технического коридора подводных переходов газопроводов. // В сб. «Русловедение и гидроэкология». Тр.АПВН. М.: МГУ. 2001, с. 60-62

16. Боголюбова И.В. Результаты полевых исследований и расчет стока влекомых наносов р. Мзымты. Л.: Тр.ГГИ, вып.156 Гидрометеоиздат. С.31-38.

17. Бородавкин П.П., Кольцов А.А., Шадрин О.Б. Вопросы капитального ремонта подводных переходов нефте- и продукгопроводов. // Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. М. 1967. 99 с.

18. Бусройд Р. Течение газа со взвешенными частицами (пер.с англ.). М.: Мир. 1975.

19. Бутаков А. Н. Влияние уменьшения навигационных попусков на эффективность землечерпательных работ на Нижней Волге // Эффективность научных исследований в области эксплуатации флота и внутренних водных путей. Л., 1976. С. 132—142.

20. Васильев Н.П., Кукушкин Б.М. Предупреждение и защита подводных переходов от размыва и повреждений. // Проектирование и строительство трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений, №12, 1970, с.67-68.

21. Векслер А. Б., Доненберг В. М. Опыт оценки трансформации русел рек в нижних бьефах гидроузлов II Изв. ВНИИГ. 1897. Т. 230. С. 102— 115.

22. Векслер А. Б., Доненберг В. М. Переформирование русла в, нижних бьефах крупных гидроэлектростанций. М.: Энергоатомиздат, 1983. 216 с. '.

23. Векслер А. В., ДоненбергВ. М. Трансформация русла р. Оби в нижнем бьефе Новосибирского гидроузла // Гидротехн. строительство. — 1984. № 9. С. 46—50.

24. Великанов М.А. Основы статистической теории взвешенных нано-сов.//Метеорология и гидрология, 1938, № 9,10,с. 108-131.

25. Великанов М.А. Перенос взвешенных наносов турбулентным потоком. Известия ОТН АН СССР, 1944, № 3, с. 189-208.

26. Великанов М.А. Русловой процесс. Л.: Гидрометеоиздат, 1959. 395 с.

27. Вербицкий B.C. Комплексная гидравлическая теория руслового процесса. // Тр. ВНИИГиМ "Совершенствование и реконструкция мелиоративных систем". Том 78. -М.: 1990, с. 177-230.

28. Викулова Л.И. Вопросы методики расчета саморазмыва каналов.-Труды Гидропроекта, 1964. сб. 12.

29. Власов Б. Н., Ободовский А. Г. Влияние регулирования стока водохранилищ на прохождение руслоформирующих расходов воды // Тез. докл. 2-й Всесоюз- конф. „Динамика и термина рек, водохранилищ, эстуариев". Т. 2. М., 1984. С. 70—72.

30. ВСН 1-54-74. Указания по выбору участков подводных переходов магистральных трубопроводов. М.: ВНИИ по строительству магистральных трубопроводов 1974,19 с.

31. Галков В. А. Русловые деформации и режим перекатов на зарегулированном участке р. Днепра ниже Кременчугской ГЭС // Тр. ЛИВТ. 1965. №83. С. 19—27.

32. Глушков В.Г. Вопросы теории и методы гидрологических исследований*: изд-во АН СССР, 1961, с. 177-384.

33. Гончаров В.Н. Динамика русловых потоков, Л.: Гидрометеоиздат, 1962,374 с.

34. Гостунский А.Н. Гидравлический расчет ирригационных отстойников.// Вопросы гидротехники. Ташкент: изд-во АНУзССР, 1964, № 19, с. 3650.

35. Голубев Н.К. Технология очистки малых рек и водоемов от наносных отложений земснарядами. -В сб. «Современные проблемы мелиора-ций и пути их решения». Т.2. М.: ВНИИГИМ. 1999.

36. Гринько Р.И., Розовский И.Л. Теория и опыт капитальных выправи-тельных работ на Днепре. Киев, АН УССР. 1962, 211 с.

37. Гришанин К.В. Динамика русловых потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1979.312 с.

38. Гришанин К.В. Устойчивость русел рек и каналов. Л.: Гидрометеоиздат, 1974.144 с.

39. Данелия Н.Ф. Водозаборные сооружения на реках с обильными донными наносами.//М.: Колос, 1964, с. 5-330.

40. Дебольский В.К., Коган Л.Д., Н.А. Михайлова. Критические скррости потока и критерии форм транспорта наносов. Водные ресурсы, 1976, №4.

41. Дегтярев В. В. Антропогенные изменения гидрологического режима и русловых процессов рек. Новосибирск: НГАС, 1994. 80 с.

42. Дегтярев В.В. Выправительные сооружения из грунта. М.: «Транспорт». 1970. 248 с.

43. Дегтярев В.В. Опыт выправительных работ в Иртышском бассейне. Информационный бюллетень № 5 Иртышского БУП, 1954.

44. Дегтярев В.В. Регуляционные (выправительные) сооружения из грунта на реках Сибири и Дальнего Востока. Труды НИИВТа, вып.ХХХ. М., «Транспорт», 1968.* ------- ----------------; ------

45. Дегтярев В.В., Седых А.И. Результаты осуществления генеральной схемы реки Туры. Производственно-технический сборник, № 6, МРФ, 1966.

46. Дейс В.А. Прогнозирование русловых процессов на участке подводных переходов трубопроводов и методика их защиты от размыва. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: ВНИИГиМ. 2003.

47. Дементьев М.А. Механизм образования рифелей на размываемом дне потоков. Известия ВНИИГ. Л.: ГЭИ, т.154,1982, с. 69-73.

48. Дементьев М.А. О групповой гидравлической крупности. Известия ВНИИГ Л.: ГЭИ, т.71,1962, с. 3-18.

49. Дементьев М.А. О кинематике турбулентных потоков, несущих взвесь. Известия ВНИИГ. Л.: ГЭИ, т.62,1959, с. 41-55.

50. Долгушев И.А. Совершенствование технологии эксплуатации оросительных систем. В сб. «Современные проблемы мелиораций и пути их решения». Т.2. М.: ВНИИГиМ. 1999.

51. Долгов И.А. Методы гидротехнической защиты подводных переходов трубопроводов от размыва. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: 2001, с. 25.

52. Доманевский Н.А., Лосневский А.И., Манкавеев Н.И. Русловые процессы и путевые работы на свободных реках. // Тр. ЦНИИЭВТа, вып.УШ, М., «Речной транспорт», 1956, с.28-37.

53. Донченко Р. В. Закономерности формирования зажоров льда в нижних бьефах ГЭС // Тр. ГГИ. 1974. Вып. 279. С. 56—71.

54. Егиазаров И.В. Влияние широкой смеси наносов и самоотмостки русла на движение и расход наносов. Ереван: Изв. АН Арм.ССР, серия техн. наук, т. 17, №2,1964.

55. Егиазаров И.В. Наука о движении наносов, сопредельные науки и возможности экспериментирования. В кн.: Исследование и комплексное использование водных ресурсов. М.: АН СССР, 1960, с.49-86.

56. Жданкус Н. Размыв и самоотмостка несвязного неоднородного грунта. // Сб. Движение наносов в открытых руслах. М.: Наука, 1970.

57. Железняков Г.В. Теоретические основы гидрометрии. Л.: Гидроме-теоиздат. 1968.

58. Забела К.А. Ликвидация аварий и ремонт подводных трубопроводов. М.: Недра, 1986,148 с.

59. Замарин Е.А., Фандеев В.В. Гидротехнические сооружения. М.: Колос, 1965. 301 с.

60. Знаменская Н.С. Грядовое движение наносов. Л.: Гидрометеоиздат, 1968.186 с.

61. Знаменская Н.С. Донные наносы и русловые процессы. Л.: Гидрометеоиздат, 1976.191 с.

62. Зубков Н. С., Кожевников В. С., Зубкова К. М. Изменение руслофор-мирующих факторов под влиянием хозяйственной деятельности // Тр. 8-го Всесоюз. гидрол. съезда. Т. 10. Кн. 1. Л., 1988. С. 358—362.

63. Зубков Н. С., Кожевников В. С., Стазаева Н. А. Об оценке руслового режима на участках нижних бьефов гидроузлов // Тр. ГГИ. 1990. Вып. 337. С. 85—94.

64. Зубкова К. М. Влияние антропогенных факторов на формирование стока взвешенных наносов р. Кубани в нижнем течении // Тр. ГГИ. 1990. Вып. 337. С. 95—108.

65. Ибад-Заде Ю.А. Гидравлика спрямлений излучин рек. Баку: изд. Аз.СХН. 1960, 280 с.

66. Ибад-Заде Ю.А. Движение наносов в открытых руслах. М.: Стройиз-дат, 1974.176 с.

67. Ибрагимов М.Х., Субботин В.Д. Структура турбулентного потока и механизм теплообмена в каналах. М.: Атомиздат. 1978.

68. Иванов Б. А. Измерение и расчет параметров донных гряд, расхода наносов и размыва дна русла р. Камы в половодье в нижнем бьефе Нижнекамской ГЭС //Тр. ГГИ. 1984. Вып. 318. С. 63—91.

69. Иванов Б. А. Измерение и расчет расхода донных наносов и заноси-мости подводных траншей при суточном регулировании стока р. Днепра в нижнем бьефе Кременчугской ГЭС // Тр. ГГИ. 1983. Вып. 288. С. 25—56.

70. Иванов Б. А. Переформирование речных русел в нижних бьефах гидроузлов в период строительства и первых лет эксплуатации // Тр. ГГИ. 1988. Вып. 336. С. 29—56.

71. Иванцов О.М. Надежность строительных конструкций магистральных трубопроводов. М.: Недра. 1986.

72. Идрисов Р.Х., Зуева С.В., Строшенко Т.А. и др. Типовые технологические схемы ремонта подводных переходов магистральных трубопроводов, Уфа: Ропапринт ВНИИИСТ нефть, 1985,185 с.

73. Инструкция по проектированию отстойников и наносоперехватываю-щих сооружений для оросительных систем. М.: ММиВХ СССР, ВСН-П-15-77.

74. Инструкция по определению экономической эффективности использования новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в орошении и осушении земель, обводнении пастбищ в мелиоративном строительстве. ММиВХ СССР, 1979.

75. Исследование закономерностей переформирования каналов Среднеазиатской ирригационной системы. Отчет НИС Гидропроект. М., 1972.

76. Карасев И.Ф. Транспортирующая способность,турбулентных потоков и деформация русла в связных грунтах. Л.: Тр.ГГИ, вып. 124. Гидроме-теоиздат. С.39-62.

77. Караушев А.В. Проблемы динамики естественных водных пото-KOB.//M.: Гидрометеоиздат, 1969, с. 107-384.

78. Караушев А.В. Расчет деформаций русла реки на прямом участке и на закруглении. Труды ГГИ, вып.56,1956, с.40-80.

79. Караушев А.В. Речная гидравлика.// М.: Гидрометеоиздат,1969, с. 107384.

80. Катышев М.С. НТО Проведение исследований и разработка методов регулирования твердого стока передвижными отстойниками в пределах 50100 км водного тракта Каракумского канала им. В.И.Ленина. М.: Архив ВНИИГиМ, 1984.

81. Квасова И.Г. Влияние неравномерности потока на его неразмываю-щие скорости II Сб. докл. Всесоюз. совещ. по водозаборным сооружениям и русловым процессам. Ташкент, 1974. С. 556—564.

82. Кнороз B.C. Естественная отмостка русел, образованных материалами неоднородной крупности. Изв. ВНИИГиМ. Л.: Госэнергоиздат, 1962, № 70, с. 21-52.

83. Коган Л.Д., Углов В.П. Формы транспорта и расход наносов. // Гидрофизические процессы в реках и водохранилищах. М.: Наука, 1985, с. 43-50.

84. Коглова Н.А. Экспериментальные исследования образования гряд и антидюн из смешанного песка. Труды ГГИ, 1968, вып. 147.

85. Колосова Н.М. Исследование условий работы и способов ремонта подводных переходов трубопроводов Западной Сибири: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1080, с.22.

86. Кондратьев Н. Е. Роль и место гидродинамических и геоморфологических методов исследований руслового процесса // Тр. 3-го Всесоюз. гидрол. съезда. Т. 5. Л., 1960. С. 48—63.

87. Кондратьев Н. Е. Условия непрерывности и дискретности в применении к русловому потоку II Метеорология и гидрология. 1951. № 12. С. 36—41.

88. Кондратьев Н. Е., Попов И. В., Снищенко Б. Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 272 с.

89. Корчоха Ю.М. Исследования грядового движения наносов на р. Поло-мети. Труды ГГИ, 1968, вып.161. с. 16-32.

90. Котов П. Исследование кинематики движения гидросмеси с киносъемкой. В кн.: Сб. Высш. инженерно-строит. ин-т., 1973, кн.1, с. 481-493.

91. Кузьмин И. А., Терентьев Л. И. Опыт проектирования общих размывов в нижних бьефах емких водохранилищ II Работа нижних бьефов гидротехнических сооружений. М.: 1969. С. 198—212.

92. Кузьмин И.А., Викулова Л.И. О методике расчета" деформаций русла с учетом его расширения. В сб. Гидравлика сооружений и динамика речных русел. - М.: АН СССР, 1959, с.224-234.

93. Кукушкин Б.М., Канаев В.Я. Строительство подводных трубопроводов. -М.: Недра, 1982.- 173 с.

94. Кукушкин Б.М., Шор П.Д. Из опыта защиты подводных трубопроводов от размыва // Проектирование и строительство трубопроводов и газонефтепромысловых сооружений. 1966, №24, с.9-14.

95. Кулемина Н.А. О натурных исследованиях руслового процесса в половодье. Л.: Тр.ГГИ, вып.147 Гидрометеоиздат. 1968. с.62-68

96. Лапшенков В. С. Прогнозирование русловых деформаций в бьефах речных гидроузлов. Л.: Гидрометеоиадат, 1979. 239 с.

97. Ларин В.М., Эйдельман А.Е. Исследование интенсивности турбулентности дисперсий глины. //В кн.: Теоретическая и прикладная механика. М., 1975, вып.6. с.123-127.

98. Лебедев Н.В. Прогноз местных размывов и гашение энергии в нижнем бьефе многопролетных водопропускных сооружений. //Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: 1989, с. 21.

99. Леви И. И. Движение речных потоков в нижних бьефах гидротехнических сооружений. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1955. 256 с.

100. Леви И. И. Динамика русловых потоков. М.; Л.: Госэнергоиздат, 1957. 252 с.

101. Леви И.И., Кулеш Н.П. Транспортирующая способность потока, насыщенного мелкой известью.// Известия ВНИИГ. Л.,1960, № 66, с. 3-19.

102. Левин С.И. Предупреждение аварий и ремонт подводных трубопроводов. М.: Гостоптехиздат, 1963.106 с.

103. Леонов П.А. Итоги выправления реки Белой и перспективы развития выправительных работ на реках Камского бассейна, // В сб.докпадов технической конференции работников пути, Лечиздат, 1945, с. 17-19.

104. Лятхер В.М., Милитеев А.Н. Гидравлические исследования численными методами. М.: Водные ресурсы, № 3,1981, с. 17-24.

105. Магомедова А.В. Прогноз эрозионных процессов и транспорта наносов. Автореф. дисс. докт. техн. наук. М., МГМИ, 1982.

106. Маккавеев Н. И. Русловой режим больших равнинных рек, зарегулированных водохранилищами ГЭС // Тр. 3-го Всесоюэ. гидрол. съезда. Т.5.Л., 1960. С. 88—94.

107. Магомедова А.В. Учет разнозернистности грунта при расчете русловых деформаций. Тр. ГрузНИИГиМ, -Тбилиси:, вып.25,1967.

108. Маккавеев Н. И., Чалов Р. С. Русловые процессы. М.: Изд-во МГУ, 1986. 264с.

109. Малков А. Б. Натурные исследования грядового движения наносов на реках Вахш, Амударья, Сырдарья // Сб. докл. Всесоюз. совещ. по водозаборным сооружениям и русловым процессам. Ташкент, 1974. С. 380—385.

110. Малков А. Б. Результаты натурных наблюдений общего размыва русла р. Сырдарьи ниже Чардарьинского гидроузла // Динамика и терми-карек. М., 1973. С. 250—253.

111. Медведев С.С. Использование повышенной транспортирующей способности потока для размыва песчаного русла I очереди Ташаузской ветки Тюяглуюнского канала и увеличения его пропускной способности. НТО по х/д с Ташаузской ДСВХО. М.: ВНИИГиМ, 1988,177 с.

112. Медведев С.С. К вопросу прогнозирования русловых деформаций самоформирующихся каналов в несвязных грунтах // В кн. "Вопросы строительства гидротехнических сооружений при межбассейновой переброске стока. М.: ВНИИГиМ, 1980, с. 80-88.

113. Медведев С.С. Методика расчета пионерного русла самоформирующегося канала. //В кн.: Гидравлика и расчеты гидросооружений. М.: ВНИИГиМ, 1984. с.93-98.

114. Медведев С.С. Формирование русел каналов саморазмывом. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М.: 1989. 243 с.

115. Медведев С.С. Промежуточный НТО «Исследования и прогноз русловых процессов р.Оби на участке пересечения ее газопроводами Ямбург-Поволжье и СРТО-Урал». -М.: ВНИИГиМ, 1990.

116. Медведев С.С., Вербицкий B.C. Рациональное распределение твердого стока по элементам оросительной системы // Сб. "Современные проблемы мелиораций и пути их решения". Том ll(99). М.: 1999, с.220-234.

117. Медведев С.С., Лебедев Н.В. и др. "Гидротехническая защита подводных переходов трубопроводов от размыва". С.-П.; доклад на международном симпозиуме МАГИ, 2002г.

118. Медведев С.С., Лебедев Н.В., Фирсов А.В. "Регулирование жидкого и твердого стока в реке в районе водозабора". Материалы международной конференции "Экологические проблемы мелиорации". М.; ВНИИГиМ, 2002г., с 263-265.

119. Медведев С.С., Хороших А.В. и др. "Способ выправления русла реки с защитой его от размыва". Патент №2108424 (19) RU (11), 1997г.

120. Мамаев З.М., Першина О.Ф. Совершенствование технологии и средств механизации при производстве культуртехнических работ. -В сб. «Современные проблемы мелиораций и пути-.их решения». Т.2. М.: ВНИИГиМ. 1999.

121. Меламут Д.Л., Салагадзе В.А. Перекрытие русла реки местным грунтом, //Транспортное строительство, № 8,1963, с.16И9.

122. Метод расчета трансформации русла в нижних бьефах гидроузлов /

123. A. Б. Векслер, В. М. Доненберг, В. Л. Мануйлов, Р. С. Фрид II Изв. ВНИИГ. 1997. Т. 230. С. 115—130.

124. Методические указания по проектированию и возведению русловых земляных сооружений намывом грунта в текущую воду. МмиВХ СССР, ВНИИГиМ.-М.: 1976.

125. Милитеев А.Н., Базаров Д.Р. О пульсационных решениях уравнений мелкой воды при стационарных краевых условиях. Сообщение по прикладной математике. М.: ВЦ РАН, 1997. 23 с.

126. Мирцхулава Ц.Е. Инженерные методы расчета и прогноза водной эрозии. М.: Колос, 1970, 240 с.

127. Мирцхулава Ц.Е. Размыв русла и методика оценки их устойчивости. М.: Колос, 1967,179 с.

128. Михайлова Н.А. Перенос твердых частиц турбулентными потоками воды. Л.: Гидрометеоиздат, 1966.

129. Михеев П.В., Юневич Д.П. Регулирование русел рек в мелиоративных целях. М.: Сельхозгиз, 1959. 372 с.

130. Монин А.С., Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. М.: Наука, 1965.

131. Морфодинамика русел равнинных рек / Р. С. Чалов, A.M. Алабян, В.

132. B. Иванов и др. М.: ГЕОС, 1998. 287 с.

133. Мухамедов A.M., Ирмухамедов Х.А., Тузов В.Е., Коггева И. В. Некоторые результаты изучения гидравлических элементов и кинематики потока в зоне цейгиша. Тру ид САНИИРИ, вып. 124 Ташкент:1970, с.63-92.

134. Мухамедов A.M. Рациональные режимы эксплуатации низконапорных гидроузлов на примере рек Средней Азии, транспортирующих наносы.// Ташкент.: Наука, 1965, с. 9-234. '

135. Мясников М., Лиськов Л. Укрепление берегов шпорами, // Речной транспорт, № 11,1968, с.9-14.

136. Никитин И.К. Турбулентный русловой поток в придонной области. -Киев: АН УССР, 1963.

137. Неговская Т.А. Борьба с потерями из орошаемых каналов методом коль-матации. ВАСХНИЛ, ВНИИГиМ 1946. 62 с.

138. Неговская Т.А. Кольматация как метод борьбы с фильтрацией из каналов. М.: ВАСХНИЛ, ВНИИГиМ. 1948. Свк 7, с 10-24.

139. Новиковский В.Э. Исследование эффективности кольматации КараКумского канала. //Н.-т. отчет за 1959 г (рук. Пославский В.В.). М. 1959.56 с.

140. Овчаров А. С. Численный метод расчета деформаций дна в системах открытых русел и каналов // Динамика сплошной среды. М.: 1981. Вып. 52. С. 78—87.

141. Определение расчетных гидрологических характеристик. СНиП 2.01.14-83. М.: 1985.112 с.

142. Основы методики расчета русловых процессов, вызываемых на реках искусственным изменением их режима. // В кн.: Проблемы регулирования речного стока. Под редакц. Близняка Е.В. и Российского К.И., вып. 6. М.: АН СССР, 1956.

143. Пережогин Ю.Д. Защита размываемых участков трубопроводов подводных переходов через водные преграды // Диссертация к.т.н., Уфа, 1998.169 с.

144. Пилосов Г.Э, Некоторые вопросы общих деформаций русла в нижних бьефах гидроузлов // Мат-лы 10-й конф. молодых ученых Узбекистана по сельскому хозяйству. Секция гидротехники, орошения, мелиорации и ирригации. Ташкент, 1980. С. 97—99.

145. Попов И. В. Русловые переформирования р. Волги на участке Волгоград—Астрахань//Тр. ГГИ. 1963. Вып. 108. С. 4—67.

146. Попов И.В. Деформации русел рек и гидротехническое строительство. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. 363 с. ,

147. Потапов М.В., Пышкин Б.А. Метод поперечной циркуляции и его применение в гидротехнике.// М.: АН СССР, 1947, с. 5-139.

148. Рабочий проект капитального ремонта подводных переходов газопроводов Октябрьского ЛПУМГ через р.Обь у пос.Андра. АОЗТ «ЭКОНГ», 1994г.

149. Рабочий проект капитального ремонта подводных переходов газопроводов Октябрьского ЛПУМГ через Алешкинскую протоку. ЗАО «ЭКОНГ», 2000г.

150. Промежуточный научно-технический отчет по теме: "Обследования и прогноз русловых процессов р.Оби на участке пересечения ее газопроводом Ямбург-Поволжье и СРТО-Урал". Х/д №920. М.: ВНИИГиМ, 1990. :

151. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений, М.: Наука, 1968, 288 с.

152. Разумихина К.В. Натурное исследование и расчет транспорта наносов. Л.: Тр.ГГИ, вып.141 Гидрометеоиздат. С.5-34.

153. Разумихина К.В. Опыт теоретического расчета расходов взвешенных наносов равнинных рек. Л.: Тр.ГГИ, вып.156 Гидрометеоиздат. С.31-38.

154. Рекомендации по прогнозу деформаций речных русел на участках размещения карьеров и в нижних бьефах гидроузлов. Л.: Гидрометеоиздат, 1988.128с.

155. Рекомендации по расчету трансформации русла в нижних бьефах гидроузлов. Л.: Изд. ВНИИГ, 1981. 98 с.

156. Ржаницын Н. А., Рабкова Е. К. Кинематика потока и русловые деформации в нижних бьефах гидроузлов при суточном регулировании // аннот. докл. на 11-м. конф. МАГИ. Т. 3. Л., 1965. С. 3-54.

157. Ржаницын Н. А., Рабкова Е.К. Метод оценки эффективности путевых работ на свободных реках// «Речной транспорт», М.: № 11,1968, с.11-18.

158. Ржаницын Н.А. Морфологические и гидрологические закономерности строения речной сети.// М.: Гидрометеоиздат, 1960,с. 72-238.

159. Розовский И. Л., Еременко Е. В., Базилевич В. А. Неустановившееся движение водного потока ниже гидроэлектростанций и его влияние на> русло. Киев: Наук, думка, 1967. 476 с.

160. Россинский К. И., Дебольский В. К. Речные наносы. М.: Наука, 1980. 216с.

161. Россинский К.И., Кузьмин И.А. Балансовый метод расчета деформаций дна потока. Труды Гидропроекта, сб.ХИ. М.: Энергия, 1964, с. 265271.

162. Россинский К.И. Местный размыв речного дна в нижних бьефах круп-| ных гидротехнических сооружений. М.: АН СССР, вып.6,1956.

163. Румянцев И.С. Исследование кинематической структуры потоков и деформаций русла на участках внезапного расширения по глубине, // В сб.научн.тр. МГМИ, «Гидравлические условия работы подводных трубопроводов», М.: 1969. С. 20-22.

164. Румянцев И.С. Исследования кинематической структуры потоков и переформирований дна на участках подводных переходов дюкерного типа. Автореферат диссертации к.т.н. М.: 1970,19 с.

165. Румянцев И.С. Натурные исследования переформирования поперечного сечения подводных русловых траншей. В сб.научн.тр. МГМИ "Вопросы гидравлики". М.: 1970, вып.2, с.10-15.

166. Румянцев И.С. О неразмываюицих скоростях в "ближнем следе" за трубопроводом, уложенным по дну водяной преграды. В сб.научн.тр. МГМИ "Вопросы гидравлики". М.: 1970, вып.2, с.17-19.

167. Румянцев И.С., Васильев А.И. О влиянии твердых границ на гашение энергии. // В сб. работ кафедры гидравлики МГМИ, М.: 1996,24-27 с.

168. Русловой режим рек Северной Евразии (в пределах бывшего СССР) / Под ред. Р. С. Чалова. М., 1994. 336 с.

169. Саваренский А.Д. Устойчивость русел рек и каналов в связи с закономерностями руслообразования. Труды ВНИИГиМ т.42,1963. с. 40-47.

170. Сакс С.Е. О распределении концентрации твердых частиц в потоке. //В. кн.: Движение гидро- и аэросмесей горных пород., М., 1966. с.34-38.

171. Салахов Ф.С. Гидравлический расчет ирригационных отстойников.// Труды Азербайджанского нии гидротехники и мелиорации. Баку, 1964, с. 163-273.

172. Самойлов Б.В., Ким В.П., Зоненко В.И., Кленин В.И. Сооружение подводных трубопроводов, / М.: Недра, 1995, 307 с.

173. Саноян В.Г., Ананян А.К. Исследование максимального стока и движения наносов. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 1

174. Светличная А. М., Гоготадзе Ш. И., Тремоскина Р. В. Количественные показатели руслового процесса р. Кубани // Тр. Кубан. с.-х. ин-та. 1978. Вып. 163. С. 54—63.

175. Свод правил по инженерным изысканиям для строительства. СП 11103-97. М.: 1997.106 с.

176. Серебряков А. В. Русловые процессы на судоходных реках с зарегу- ! лированным стоком. М.: Транспорт, 1970. 123 с.

177. Слезкин Н.А. Дифференциальные уравнения движения пульпы. //Докл. АН СССР, 1952, Т.86, № 2, с.235-237.

178. Смолдырев А.Е. Трубопроводный транспорт. Изд.З, перераб.и доп. М.: Недра. 1980.

179. СНиП II-45-75 "Магистральные трубопроводы" М.: 1975.121 с.

180. Снищенко Б. Ф. Русловой процесс в нижних бьефах крупных гидротехнических сооружений // Тр. 9-й конф. Придунайских стран по гидрологическим прогнозам. Будапешт, 1977. С. 1—19. ч

181. Сокольская В.В. Полимерные пленочные материалы в водном хозяйстве. М.: «Россельхозиздат», 1972. 72 с. •

182. Соуш С. Гидромеханика многофазных систем (пер.с англ.). М.: Мир. 1975.

183. Студуничников Б.И. Размывающая способность и методы русловых расчетов. М.: Сельхозиздат. 1957. 332 с.

184. Тер-Абрамянц Г.А. Гидравлическая промывка головных участков оросительных систем и отстойников. /ЛГр.ВНИИГиМ, т. XXVIII. Гидромеханика. М.: Сельхозиздат. 1958. с.123-170.

185. Технический отчет по теме: "Речные инженерно-метеорологические изыскания подводных переходов газопроводов Октябрьского ЛПУ через реку Обь и Алешкинскую протоку" М.: АОЗТ "Эконг", 1999. 80 с.

186. Учет деформации речных русел и берегов водоемов в зоне подводных переходов магистральных трубопроводов (нефтегазопроводов). ВСН 163-83. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.114 с.

187. Учет речных русел и берегов водоемов в зоне подводных переходов магистральных трубопроводов (нефтепроводов). ВСН 163-83. Л.: Гидрометеоиздат. 1985.

188. Ушаков А.П., Янитас И.А. Низконапорные водозаборные узлы Ферганского типа.//Ташкент: изд-во АН УзССР, 1962,с. 8-128.

189. Факторович М.Э. Развитие аналитического описания процесса русловых трансформаций. Тр. Координационных совещаний по гидротехнике, вып.36. Л.: Энергия. 1967.

190. Федорова Т.А. К вопросу о гидравлическом расчете крупных кана- > лов.//В сб.: Новые способы строительства и гидравлика гидротехнических сооружений. М., 1976, вып. 3, с. 72-77. 1

191. Фомин А.И. Технологические схемы восстановления дестабилизированных водоемов с учетом экологических требований. В сб. «Современные проблемы мелиораций и пути их решения». Т.2. М.: ВНИИГиМ. 1999.

192. Формирование русла Оби в нижнем бьефе Новосибирской ГЭС / К. М. Беркович, А. Б. Векслер, Н. Н. Виноградова и др. // Тр. ЗапСибНИИ. i 1981. Вып. 52. С. 3—20.

193. Франкль Ф.И. Уравнение энергии для движения жидкостей со взвешенными наносами. Докл. АН СССР, 1955. Т. 102, № 5, с.903-906.

194. Хачатрян А.Г. Отстойники на оросительных системах. М.: Сельхозиздат. 1957. 332 с.

195. Хачатрян А.Г., Шапиро Х.Ш., Шарова З.И. Заиление и промыв ирригационных отстойников и водохранилищ.// М.: Колос, 1966. 270 с.

196. Христианович С.А., Неустановившееся движение в каналах и руслах. //Сб. "Некоторые вопросы механики сплошной среды", АН СССР, 1938.

197. Царевский A.M. Гидромеханизация мелиоративных работ.//М.: Сель-хозгиз, 1963, с. 10-130. :

198. Цветкова Н.А. Режим наносов р. Амударьи.// Вопросы гидротехники, 1963, вып. 13, с. 5-86.

199. Цой Г.А. Некоторые вопросы транспорта продуктов размыва при спрямлении речных излучин малой кривизны. В сб.: Движение наносов в открытых руслах. Л.: Наука, 1970, с.69-73.

200. Цой Г.А. Приближенный метод расчета поперечных размеров саморазмывающегося русла в гравелисто-галечниковых грунтах. В сб.: Вопросы гидротехники, вып. 13. Ташкент: АН Узб.ССР, 1963.

201. Чипров В.А. Некоторые наблюдения за размывом временного канала на Саратовском гидроузле. Бюллетень научно-техн.инфор.Гидропроекта, ДII, М.: I960.

202. Шамов Г.И. Речные наносы. М.: Гидрометеоиздат, 1959. 378 с.

203. Шапиро X.11I. Влияние поперечной циркуляции на взвешивающую способность потока в открытых руслах.// Гидротехника и мелиорация, 1950, № 10, с. 56-63.

204. Шапиро Х.Ш. Движение взвешенных наносов в каналах.//Сборник трудов ЛОНИТОВТ по вопросам гидротехники и гидравлики, 1952, с. 4761.

205. Шапиро Х.Ш. Заиление русловых водохранилищ.// В сб. Заиление ру- '' еловых водохранилищ и борьба с ним. М.: Колос1970, с. 155-179.

206. Шапиро Х.Ш. Исследование режима наносов в верхнем бьефе гидроузлов.// Гидротехническое строительство, 1964, №9,с. 43-45.

207. Шапиро Х.Ш. Исследования динамики осаждения наносов в камерах крупномасштабной модели отстойника на головном участке Каракумского канала.// Труды ВНИИГиМ, 1965, т. 43,с. 165-189. i

208. Шапиро Х.Ш. Методика и результаты расчета общего завала русла в нижнем бьефе Кызылаякского гидроузла нар. Амударье.// Сборник трудов совещания по нижнему бьеф у гидротехнических сооружений в 1966 г. М.: Колос, 1969с. 239-260.

209. Шапиро Х.Ш. Модельные исследования заиления и промыва отложений в верхнем бьефе Кызылаякского гидроузла на р. Амударье. /Яруды координационных совещаний по гидротехнике, 1964, вып. 36, с. 121-130.

210. Шапиро Х.Ш. Модельные исследования струенаправляющих шпор и русловых процессов в нижнем и верхнем бьефах Кызылаякского гидроузла. //Труды ВНИИГиМ, 1970, т. 49, с. 211-227.

211. Шапиро Х.Ш. Насыщение потока мелкопесчаными наносами различной крупности. // Гидротехническое строительство, 1970,№ 1, с. 31-33.

212. Шапиро Х.Ш. Натурные исследования руслорегулирующих сооружений на р. Амударье. //Труды координационных совещаний по гидротехнике, 1969, вып. 49, с. 338-351.

213. Шапиро Х.Ш. Поперечная циркуляция как метод повышения взвешивающей способности потока в открытых руслах. //Труды ВНИИГиМ, 1958, т. 28, с. 171-220.

214. Шапиро Х.Ш. Пофракционный расчет осаждения наносов в отстойниках. //В сб.: Новые способы строительства и гидравлика гидротехнических сооружений. М., 1973, вып. 1, с. 123-128.

215. Шапиро Х.Ш. Расчет русловых деформаций в бьефах гидроузлов и методика их моделирования. // Труды ВНИИГиМ, 1968,т. 46, с. ИЗ-128.

216. Шапиро Х.Ш. Результаты исследований режима наносов в верхнем бьефе гидроузлов. // Труды координационных совещаний по гидротехнике. М.: Энергия, 1964, с. 28-38.

217. Шапиро Л. И. Изменение хозяйственных условий в нижних бьефах гидроузлов. // Водные ресурсы. 1974. № 6.

218. Шапиро Х.Ш. Заиление непроточных каналов. / Колхозно-совхозное производство Туркменистана. 1963, №3, с. 32-34.

219. Шапиро Х.Ш. Заиление русловых водохранилищ. // В сб.: Заиление русловых водохранилищ и борьба с ним. М.: Колос, 1970, с. 155-179.

220. Шапиро Х.Ш. Насыщение потока мелкопесчаными наносами различной крупности. / Гидротехническое строительство, № I, I970, с. 31-33.

221. Шапиро Х.Ш. Натурные исследования руслорегулирующих сооружений на р.Амударье // Труды координационных совещаний по гидротехнике 1969, вып. 49, с. 338-351.

222. Шапиро Х.Ш. Научно-технический отчет "Проведение исследований русловых процессов на головном участке Каракумского канала с учетом русловыправительных мероприятий. Т.1.: Архив ВНИИГиМ, 1979 1

223. Шапиро Х.Ш. Регулирование твердого стока при водозаборе в оросительные системы. М.: Колос. 1983.272 с.

224. Шапиро Х.Ш., Загиров Ф.Г. Результаты модельных исследований водозаборного узла, сооружений на р.Яхсу. / Тр. ВНИИГиМ, 1972,т.40,с.46-55.

225. Шапиро Х.Ш., Катышев Н.С. Исследование русловой прорези на р.Амударье. // Гидротехника и мелиорация, 1969, № 9, с. 7-11.

226. Шарашкина Н.С. Лабораторные исследования русловых процессов. // В сб.: Проблема русловых процессов. Л.: Гидрометеопздат,1953, с.31-459.

227. Шаумян В.А., Хачатрян А.Г. Струенаправляющие системы.//Москва: Сельхозгиз, 1954. //126 с.

228. Штеренлихт Д.В Воздействие внешнего потока на трубопроводы на участках переходов. // Строительство трубопроводов, № 1,1963.

229. Штеренлихт Д.В. Воздействие внешнего потока на параллельные трубопроводы. // Строительство трубопроводов, № 6,1969.

230. Штеренлихт Д.В. Воздействие набегающего потока и трубопроводов на переходах через реки. / Дисс. на соиск. уч. степ, д.т.н. М.: 1970.

231. Штеренлихт Д.В. Исследование русловых потоков деформации в створе подводных переходов. // Тезисы и аннотации второй межвузовской конференции «Движение наносов и гидравлический транспорт». 1968.

232. Штеренлихт Д.В. Некоторые вопросы взаимодействия набегающего потока и трубопроводов. // В сб. научн. тр. «Гидравлические условия работы подводных трубопроводов» МГМИ, 1969.

233. Щербаков А.О. Методика экспериментальных исследований лагран-жевых характеристик движения частиц различной крупности в открытом потоке. // В сб. научн. трудов ВНИИГиМ. М., 1988, с.149-155.

234. Щербаков А.О. Перенос и распределение взвеси в открытом потоке. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. / М.: 1989, с. 24.

235. Эсенов Д. Строительство Каракумского канала в песчаных грунтах с использованием потока воды. / Гидротехника и мелиорация, № 2, 1961, с 51-55.I

236. Юдин А.П., Филимонова И.В., Тарасов В.К. Исследование структуры взвешенесущего потока. II В кн.: Гидромеханика. Киев, вып.25, 1973. с.29-32.

237. Ackers P. Similarity criteria for Mobile Bed Models. //Proc. of XV congress IAHR.Istanbul Turkiye,1973, vol.5, p. 61-64.

238. Albertson M.L. Effect of shape of the fall Velosity of Gravel particles. «Prac. of the Eifth Hydr. Conf» June 9-11,1952, Univ. Iowa. 1953. pp.243261. I

239. Archibald I.C., Soil Stabilizer II Pipeline and Gas lourmal. 1984. №11. p.44-46.

240. Armanini A., Di Silvro, G. Frosion. Deposition processes in tidal channels with non-uniform bottom material. Proc. XXII Congr. IAXR, Lausanne, 1987. Fluvial Hydraulics, p.p. 124-129.

241. Bogardi I. Sediment Transport in alluvial streams. Budapest, Acuad. KISDO, 1970.

242. Chand P., Ghosh D.P. Dynamic of Partycles under Pneumatic Conveyance^. Agric. Eng. Res.» 1968,13, № 1, p.27-43.

243. Couperthwaite S.L., Marshall R.G. Geotextile Pipeline Weiqht Desiqn is Advanced7/Oil and Gas lournal. 1987. Vol.85. №035. p.58-61.

244. Couperthwaite S.L., Marshall R.G. Mucked Pipeline Research Fields Row Cost Saving II Oil and Gas Journal. 1987. Vol.85. № 33, p.p.35-40.

245. De Vries D.M. Solving River problems by hydraulic and ithematical models Polish Academy of Sciences Institute of Hydro-Engineering, Gdansk, 1969, 47p.

246. Flexible Mats Provide Pipeline With Erosion Control // Pipeline and Gas Journal. 1978. Vol.205. № 03. P. 2.

247. Garde R.J. Analysis of distorted river models with models 5ds." Irrigat. and Power1958, N 4, pp.421-431.

248. Gibert M. Ebude experimental! du refou lement des materiaux en cpnduites. «Deuximes lourness de /' Hydraulique» , 1955, p.27-55.

249. Gill M.A. Height of sand dunes in open channel flows. J, of the Hydraul. Div. Proc. of the ASCE, 1971, vol.97, HYZ 12.

250. Harrison A. and Helena W. Movable Bed Model for Alluvial Channel Studies. //Proc. of X11 Congress JAHR Fort Collins USA, 1967, p,202-269.

251. Hayashi I.F. Formation of dunes and untidiness in open channels. J of the Hydraulic Division, ASCE, vol. 96, № HY2, Feb. 1970.

252. Hens-Peter R. Die Rewegungen eines Kugelfornugen Eizee korns im tur-bulenten stromungsteld / «Forsh. Ingenieur», 1975,41, № 1, s.16-28.

253. Jobson H.E., Sayre W.W. Vertical transfer in open channel flow // Proc // Of ASCE // Jour of Hydr. Div. Vol. 96.№3.1970. p.p.703-744.

254. Kennedy J.F. The formation of sediment ripples, dunes and untidiness. -Annual Review of Fluid mechanism, 1969, vol.1.

255. Kienast F. Beitrag zur Berechnung des pneumatischen Forderyorganges in yervikalen steigrohrem / Wissench. Leitsch. 1958/59, H.S. 61-74.

256. Kramer T.I., Depew C.A. T. Experimentally determined mean flow characteristics of gas-solid. «Pap. ASME», 1972, № EF - 29, 8 pp.

257. Loadwick F. Flow of concrete through pipelines. Proc. Hydrotransport. 1. First Internat. Confer. 1970-31.

258. Mandal I.N., Divishikar D.G. Geotextailes: More in Testing Equipments // The Indian Textaile Journal. -1988. № 012. P.190-199.

259. Owen P.P. Sulfation of uniform grains in air. // J. Fluid Mech. 1964, 20. p. 225-242.

260. Patankar S.V. Spolding D.B. Heat and Mass Trasfer in Boundary layers. // 2 ud et. Intertezt. London. 1970.

261. Prettin W., Gaessler H. Bases of calculation and planning for the hydraulic Transport. Proc. Hydrotransp. V. 4th. Conf. Hydraul. Transp. 1967. E 2/13 -T2/36.

262. Rain A.G, Bonnigton S.T. The Hydraulic transporTofTolids by Pipeline. Pergamon Press/Toronto, 1970, 252 pp.

263. Taggart W.C., Yermoli C.A. Effects of sediment size and gradation on coucentration profiles for turbulent flow. Lab. Water Resour. and Hydro-dyn. Rept., 1972 № 152,155 pp.

264. Tinney E. R. The process of channel degradation // J. Geoph. Res. 1962. Vol. 67, N4. P. 1473—1480.

265. Toda M., Ishikawa Т., Saito S. On the particle velocities in solid-liquid two-pbase. flow pipes. J. of Chem. Engin. of lapan, 1973, y.6 № 2, p.140-146.

266. Tomosada I., Juti T. Turbulent function drag of a dusty qas. Bull. ISME, 1973,16, № 91, p.93-99.

267. Welschof G. Pneumatishe Forderung bei groben Fordergutkonzen bra-tionen. YDI - Forschungsheft 492.1962. B. 28. S.1-48.

268. Williams G. P., Wolman M. G. Downstream effects of dams on alluvial rivers II Geol. Surv. Prof. Paper. 1984. M 1286.64 p.

269. Yaaanoni Y.A. Resistance properties of sedimentladen streams. «I. Hy-draul Dw. Proc. Amer. Civil. Engrs», 1959, 85, № 7.

270. Yohansen A.V. Acfredson P.H. Strycture of tureibent flow // your. Of Fluid Mech, 1982. V.122.

271. Zanke Ulrich. Bode Eckhard. Erkerintnisse im Sedimenttransport. II "Tech .Univ. Gannover", 1980, № 50, pp251-275

272. Zanke Ulrich. Never Ansatz zur Berechung des Transportbeginns von Sedimenten unter Stromurgseirflub. "Mitt Franzins Inst. Wasserbau und Kusteningenicurw. Tech.Univ.Gannover", 1977, № 46, pp 157-178.

273. Zanke Ulrich. Uber die Abhangigkeit der Grosse des turbulenten Diffusio-saustausches von susperldierten Sedimenten. "Mitt Franzinst Inst. Wasserbau und Kusteningenicurw.Tech.Univ.Gannover", 1979, № 49, pp244-255.

274. Zubkov N. S., Ivanov B. A. On channel regime in lower pools of large dams // Proc. Intern. Conf. Fluvial Hydraulics Budapest, 1988. P. 231—236.

275. Zwamborn J.A. Similarity criteria for river models. IILa Houille Blanche, 1966, №3.

276. Дополнительный список литературы

277. Алексанов Д.С., Кошелев В.М. Экономическая оценка инвестиций. -М.: Колос-Пресс, 2002. 382 с.

278. Виленский П.Л., Лившиц В.Н, Смоляк С.А. Оценка эффективности инвестиционных проектов: теория и практика. М.: Дело, 2002. 888 с.

279. Краснощекое В.Н. Теория и практика эколого-экономического обоснования комплексных мелиораций в системе адаптивно-ландшафтного земледелия. М.: МГУП, 2001. - 293 с.

280. Краснощекое В.Н., Марголин А.М. Основные направления совершенствования экономического механизма обеспечения устойчивого функционирования и развития водного хозяйства России. -М.: МГУП, 2005.- 106 с.