автореферат диссертации по транспорту, 05.22.17, диссертация на тему:Влияние мостовых переходов на русловые процессы и судоходные условия (на примере рек Обского бассейна)

На правах рукописи

ПАВЛУШКИН СЕРГЕЙ ВАЛЕНТИНОВИЧ

ВЛИЯНИЕ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ НА РУСЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ И СУДОХОДНЫЕ УСЛОВИЯ (на примере рек Обского бассейна)

Специальность 05.22.17 - Водные пути сообщения и гидрография

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О ДЕК 2009

НОВОСИБИРСК - 2009

003488053

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта».

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор

Ботвинков Владимир Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

Дегтярев Владимир Владимирович кандидат технических наук доцент

Шамова Вера Васильевна

Ведущая организация:

ОАО «Сибречпроект»

Защита состоится «22» декабря 2009 г. в 14-00 ауд. 227 на заседании диссертационного совета Д223.008.02 при ФГОУ ВГТО «Новосибирская государственная академия водного транспорта» по адресу: 630099, г. Новосибирск, ул. Щетинкина, 33, тел./факс (383) 222-49-76; e-mail: ngavt@ngs.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО

«НГАВТ»

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук доцент

Михайлова Т.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Вновь возводимые или существующие мостовые переходы в той или иной мере создают дополнительные препятствия для обеспечения нормальных судоходных условий и влияют на ход руслового процесса. Это обстоятельство учитывается различными нормативно-правовыми положениями, в которых, в том числе, требуется получение согласования на реализацию проекта с государственными бассейновыми управлениями водных путей и судоходства, как организации, отвечающей за безопасные условия судоходства. Многолетняя практика выдачи таких согласований показала, что проектировщики и строители мостовых переходов воспринимают саму процедуру такого согласования как некую чиновничью придирку-волокиту, потому как эти требования представляются проектировщикам недостаточно обоснованными.

В то же время социально-экономическое развитие обширного западно-сибирского региона во многом зависит от регулярного судоходства по рекам, на которых необходимо в течении всей навигации поддерживать требуемые габаритные размеры судовых ходов. Это, прежде всего, можно объяснить межотраслевыми противоречиями и отсутствием в нормативных актах перечня необходимых обоснований, связанных с обеспечением безопасных условий судоходства.

Поэтому актуальным представляется теоретическое и экспериментальное обоснование комплекса требований по обеспечению безопасных условий судоходства и разработки методики их оценки.

Степень изученности проблемы. Вопросами учета обеспечения судоходных условий при возведении мостовых переходов в той или иной мере нашли отражение в работах Н.И. Алексеевского, К.Н. Бер-ковича, B.C. Боровкова, В.М. Ботвинкова, М.А. Великанова, Г.П. Гладкова, К.В. Гришанина, В.В. Дегтярева, Н.И. Маккавеева, М.А. Мухина, И.В. Попова, H.A. Ржаницына, В.А. Седых, В.М. Селезнева, P.C. Чалова и др. В этих работах заложены основы проектирования мостов с учетом русловых процессов и обеспечения судоходства, но общей методики такого инженерного обоснования не существует.

Цель работы: обоснование системы требований к проектам мостовых переходов и разработка на их основе методики расчетного обоснования трассы и габаритов мостовых переходов на судоходных реках на примере рек Обского бассейна.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- на основе обобщения опыта согласования проектов мостовых переходов и анализа изменений судоходных условий на реках Обского бассейна разработать обобщенную систему требований, в достаточной мере отражающую потребности безопасности судоходства;

- разработать методику расчетного обоснования трассы и габаритов мостовых переходов через судоходные реки с учетом изменений уро-венного и скоростного режимов течения реки, а также особенностей развития руслового процесса;

- на основе натурных и лабораторных данных исследовать условия обтекания устоев мостовых опор и дать рекомендации по их влиянию на безопасность судоходства;

- оценить изменения пропускной способности русла в створе мостовых переходов с учетом изменения коэффициента шероховатости.

Объектом исследований являются судоходные реки Обского бассейна на участках расположения мостовых переходов.

Область исследования - обеспечение безопасных условий судоходства на участках рек с мостовыми переходами.

Теоретико-методологической базой исследований явился системный подход к изучению влияния инженерных сооружений на ход руслового процесса на основе гидроморфологического подхода. При этом использовались методы обработки результатов измерений и анализа размерностей физических величин.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- на основе обобщения накопленного опыта разработана система требований к обеспечению безопасных условий судоходства на участках мостовых переходов через реки;

- разработана методика расчетного обоснования трассы и габаритов мостовых переходов на судоходных реках;

- по натурным и лабораторным исследованиям изучены условия обтекания опор мостовых переходов;

- произведена оценка изменения пропускной способности русла в створе мостового перехода с учетом увеличения коэффициента шероховатости;

- изучены и учтены условия и размеры вихревых образований при обтекании мостовых опор.

На защиту выносятся:

- система требований к обеспечению безопасных условий судоходства на участках мостовых переходов;

- методика расчетного обоснования трассы и габаритов мостовых переходов на судоходных реках;

- расчетные зависимости для определения размеров вихревых образований при обтекании мостовых опор;

- рекомендации по определению увеличения коэффициента шероховатости в створах мостовых переходов, влияющего на изменение пропускной способности русла.

Практическая значимость и реализация работы. Основные положения диссертации нашли отражение и имеют важное практическое значение в производственной деятельности Обского государственного управления водных путей и судоходства при обеспечении безопасных судоходных условий плавания на участках рек с мостовыми переходами. Полученные результаты входят в программу подготовки специалистов и повышения квалификации.

Аппробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на совещании в Федеральном агентстве речного и морского транспорта Министерства транспорта Российской Федерации (Москва, 2009 г.), на межвузовском координационном совещании по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Барнаул, 2009 г.), научных конференциях Новосибирской государственной академии водного транспорта (Новосибирск, 2007-2009 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, из них три - в рецензируемых изданиях.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Основной текст изложен на 85 стр. В работе имеются 6 таблиц и 30 рисунков. Библиографический список включает 151 источник.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы и показана необходимость учета обеспечения безопасных условий плавания как обязательной составной части при проектировании и эксплуатации мостовых переходов.

Первая глава посвящена анализу влияния мостовых переходов на русловые процессы и судоходные условия.

Основные нормы и технические требования к мостовым переходам на внутренних водных путях определяются межгосударственным стандартом «Габариты подмостовых судоходных пролетов мостов на внутренних водных путях». При этом выполнен анализ действующих требований к мостовым переходам на внутренних водных путях.

Настоящий стандарт разработан с целью создания и дальнейшего использования в странах СНГ единого нормативного документа, регламентирующего на внутренних водных путях (ВВП) нормы и технические требования на габариты судового хода в подмостовом пространстве судоходных пролетов мостовых переходов, необходимые для пропуска судов, плотов и других плавсредств, исходя из безопасных условий, при которых возможна эксплуатация транспортного флота, соблюдение общих требований по экологической безопасности водного бассейна и обеспечение сохранности пролетных строений и опор самих мостов.

Мостовые переходы следует располагать на участках водных путей, удовлетворяющих следующим требованиям:

а) русло реки должно быть устойчивым, позволяющим удерживать судовой ход без перемещений его по ширине реки и не допускающим негативные изменения глубин, влияющих на судоходство;

б) участок реки должен быть прямолинейным с достаточным удалением от перекатов, по возможности, без поймы или с высокой незначительно затопляемой поймой. Длина прямолинейного участка, а также расстояние от моста до перекатов должны быть, как правило, с верховой стороны не менее трех, а с низовой стороны - не менее полутора длин расчетного судового состава;

в) направление течения и ось судового хода должны быть, как правило, параллельны. Отклонение не должно превышать 10°;

г) глубина в судоходных пролетах мостов по всей ширине подмос-тового габарита, а также на расстоянии от мостового перехода должна быть не менее гарантированной глубины судового хода на расчетную перспективу;

д) расположение и количество судоходных пролетов должны быть выбраны на основе прогноза возможных русловых переформирований.

е) увеличение максимальной скорости течения воды в створе моста, вызванное его строительством и эксплуатацией, не должно превы-

шать 20 % при значении максимальной скорости течения воды в естественных условиях до 2 м/с и 10 % - при ее значении более 2 м/с.

Как показывает практика, при возведении мостовых переходов через реки в существенной мере изменяются условия формирования руслового процесса на таких участках.

Общепринятой методикой при проектировании путевых работ для обеспечения безопасных условий плавания, в том числе и' на участках расположения мостовых переходов, является использование гидроморфологической классификации русловых процессов, разработанной МГУ им. М. В. Ломоносова

Разбросанное русло встречается только на Бие и на Катуни, причем на последней в пределах судоходного участка при создании современной трассы судового хода оно было искусственно трансформировано в серию излучин.

На некоторых реках, особенно на севере бассейна, русла рек осложнены пойменной многорукавностью, создающей сложную сеть ответвлений от основного русла, независимо от его морфодинамическо-го типа, расчленяющей широкую пойму реки на отдельные очень крупные островные массивы. Пойменная многорукавноегь характерна для Тыма, Кети, Нижнего Чулыма, Васюгана, а также для средней Оби ниже устья Чулыма.

Доминирующим типом русла на реках Обского бассейна является свободное меандрирование. Оно преобладает на всех реках, развиваясь даже на магистральной реке бассейна - Оби, а на некоторых (Алей) является единственным типом. На реках бассейна встречаются все виды свободных излучин, причем на большинстве из них преобладающими являются участки русла с сегментными излучинами. На Чижапке, Алее и Чузике преобладают омеговидные излучины. Меньше всего на реках бассейна русел с синусоидальными излучинами, однако при определенных условиях их доля оказывается существенной -16% на Чижапке, 18% на Чарыше, 12% на Нюрюльке. На остальных реках, где они встречаются, их доля не превышает 10%.

От общей протяженности русел судоходных рек Обского бассейна 96% составляют широкопойменньге и всего 4%-врезанные.

Среди широкопойменных типов русел в Обском бассейне преобладают извилистые - почти 71%, на долю разветвленных русел приходится 14%, а на участки относительно прямолинейного русла приходится только 15%.

Из 26 существующих мостовых переходов через реки Обского бассейна только 17 удовлетворяют требованиям межгосударственного стандарта. Причины нарушений связаны с тем, что мостовые переходы расположены на урбанизированных участках рек, где экономически весьма затруднительно обеспечить подходы и дорожные развязки.

Обеспечить нормальные судоходные условия в таких ситуациях крайне затруднительно из-за невозможности поддерживать безопасные условия судоходства дноуглублением, а иногда и выправлением ввиду невозможности примыкания выправительных сооружений к берегу. Изменение качества, направленности и интенсивности руслового процесса в существенной мере зависят от выбора створа и характеристики бытовых условий на участках проектирования и строительства мостовых переходов. При этом в большей мере устройство мостовых переходов оказывает влияние на плановые деформации в нижних бьефах мостовых переходов, имеющие тенденцию к спрямлению русла и сопровождающиеся изменениями уровенного режима, кинематической структуры потока и глубинной эрозии. При этом фактически не рассматриваются деформации русла как непосредственно в створах мостовых переходов, так и на непосредственно примыкающих к ним участках, т.е. не даются рекомендации по оценке влияния мостовых переходов на судоходные условия.

В то же время практика показывает, что негативные для судоходных условий проявления руслового процесса на таких участках после строительства мостовых переходов полностью устранить или в значительной мере уменьшить крайне затруднительно, поскольку проведение дноуглубительных работ ограничивается параметрами дноуглубительной техники (земснарядов, плавкранов и т.п.) как по причине их габаритов, так и по условиям работ, что требует проведения упреждающих мер путем проведения комплекса дноуглубительных и выправительных работ.

Эти обстоятельства диктуют необходимость разработки методики расчетного обоснования трассы и габаритов мостовых переходов на судоходных реках.

Вторая глава посвящена экспериментальным исследованиям руслового режима и кинематики течения в створах мостовых переходов через реки.

Натурные исследования выполнялись под руководством и при личном участии автора на участках мостовых переходов на реках Катунъ, Чулым, Томь и Обь в навигации 2004-2008 г.г.

Целью выполнения натурных исследований являлось изучение режимов течения и руслового режима на участках расположения мостовых переходов протяженностью не менее 2 длин мостовых переходов выше створа моста и 3-х длин ниже по течению и на меандрирующих участках не менее протяженности двух излучин реки. При этом программой натурных исследований было предусмотрено выполнение русловых съемок, измерение уклонов свободной поверхности воды, скоростей и направлений течений.

Отметки свободной поверхности фиксировались по урезам воды нивелировкой IV класса, а измерение скоростей течения осуществлялось гидрометрической вертушкой и инструментальной фиксацией прохождения гидрометрических шестов. В качестве плавучих средств кроме катера КС-100Д использовались теплоходы проекта 391А и 861.

Положение гидрометрических шестов и промерного судна, которым служил катер КС-100Д, оснащенный эхолотом, фиксировалось двумя мензулами, на которых были установлены микроэлектромоторы, питающиеся от батарей напряжением 4,5В, с помощью которых на планшетах обеих мензул электромагнитами синхронно отмечались направления на объект съемки, что повысило точность определения положения наблюдаемого объекта.

Особое внимание уделялось изучению обтекания опор мостов речным потоком. Опоры мостовых переходов отличались различными очертаниями в плане и наличием или отсутствием ледорезных устройств (деревянных и железобетонных откосов). Наряду со стеснением речного потока отмечалось наличие нестационарности.

По годам натурные исследования руслового режима и кинематики течения на участках расположения мостовых переходов проводились на следующих реках: 2004 год - p.p. Катунь, Чулым, Обь; 2005 год - p.p. Катунь, Обь, Томь; 2006 год - р. Обь; 2007 год - p.p. Чулым, Обь; 2008 год - p.p. Катунь, Обь.

Данные натурных исследований позволили зафиксировать и оценить прохождение речного потока на участках мостовых переходов.

Изучение обтекания опор мостовых переходов через реки было решено выполнять на схематизированных моделях, представляющих собой устои мостов в гидравлическом лотке прямоугольного сечения лаборатории кафедры водных путей, гидравлики и гидроэкологии НГАВТ. Программа испытаний предусматривала их проведение при различных плановых очертаниях опор мостов и уровнях воды.

План модели мостового перехода в лабораторном лотке шириной 130 см представлен на рис. 1. Измерение кинематических характеристик потока производились в соответствии с общепринятыми в практике лаборатории методиками. Во всех опытах измерялись скорости на вертикалях в трех точках. Направление поверхностных токов фиксировалось с помощью поплавков и мелкого конфетти, донных токов -введением в поток нигрозина.

Моделирование осуществлялось по числу Фруда, диапазон изменения которого в опытах (0,007 -0,08) соответствуют режиму рек Сибири и Дальнего Востока.

Определяющими критериями для обеспечения кинематического, динамического и геометрического подобий модели и натуры являются критерии Фруда и Рейнольдса.

Исследования проводились в автомодельной области, нижняя граница которой устанавливалась по числу Рейнольдса.

Фотография рабочей части модели мостовых опор в гидравлическом лотке представлена на рис. 2.

Рис. 1 - План модели мостового перехода в гидравлическом лотке

1 - Подача воды

2- Принимающий приямок

3- Трубчатый успокоитель

4- Пластинчато-поворотный затвор

5- Сливное устройство

6- Опоры мостового перехода

ё

&

Ц 0'" %й Й

о

¡30 еМ

3

Л

Третья глава посвящена оценке уменьшения пропускной способности русла и особенностям расчетного обоснования мест расположения судоходных мостовых пролетов.

Устройство мостовых переходов за счет стеснения потока приводит к уменьшению пропускной способности русла, что обуславливает изменение уровенного режима, кинематики потока и русловых переформирований. Мостовой переход, как русло-пойменное препятствие, увеличивает шероховатость на данном участке реки. Это явление можно охарактеризовать количественными изменениями коэффициента шероховатости п.

Рис. 2 Рабочая часть модели мостовых опор в гидравлическом лотке 11

Исходя из формулы Шези и используя известную формулу Манин-га для коэффициента Шези и материалы наших натурных исследований на участках строительства мостовых переходов, в результате которых были получены данные по уклонам свободной поверхности до и после возведения переходов (р. Чулым - п. Беляй и р. Обь - мост автодороги Байкал в г. Новосибирске), а также используя натурные данные проектных организаций, занимавшихся проектированием мостовых переходов на реках Катунь, Обь (в г.г. Барнаул и Новосибирск), удалось количественно оценить изменение коэффициента шероховатости по сравнению с его значением в бытовом состоянии.

Для получения численных значений коэффициент шероховатости для участков рек с мостовыми переходами, следуя методологии Н.Б. Барышникова, был представлен в следующем виде

п = пб+'пд, 0)

где Пб - бытовое (до устройства мостового перехода) значение коэффициента шероховатости;

пд - коэффициент шероховатости, учитывающий дополнительное сопротивление при наличии мостового перехода за счет стеснения потока.

Значения пд может быть определено по следующей зависимости, полученной нами при обработке натурных данных:

пд=Кхпб+К2 (2)

5

Кх =0,00015^ + (^)2 -0,0005 (3)

где К2 = 0,004;

N - количество мостовых опор;

ооПр> (Оо - соответственно площади живых сечений в створе мостового перехода в проектном (после окончания возведения мостовых

опор) и бытовом (до начала строительства) состояниях при рассматриваемом расходе воды в реке.

Кроме того, по результатам натурных исследований на реках Обского бассейна и лабораторных исследований в гидравлическом лотке были получены следующие результаты, позволившие установить, что при обтекании мостовых опор наблюдается образование водоворот-ных областей за опорой во всех случаях, пульсация и срывы вихрей вдоль боковой поверхности опор, если направление течения не совпадает с ее положением, а также местный подъем уровня воды у головы опоры.

На рис. 3 показано положение свободной поверхности и сопровождающее его образование вертикальной циркуляции у головы мостовой опоры.

Рис. 3. Набегание потока на мостовую опору

Повышение отметки свободной поверхности воды при обтекании мостовой опоры А Ъ

1

дг = 1,оз-— (4)

g

где V - поверхностная скорость течения на подходе к мостовой опоре (измерялась на удалении 2 метра выше по течению опоры моста).

Относительная длина водоворота за мостовой опорой по результатам обработки натурных данных и лабораторных данных зависит как от относительной глубины потока, так и от ширины мостовой опоры.

= 5,74-^(^)0'04 (5)

К у т

Ку= 50,1-^1 + 0,077^ (6)

К ВР

где Ву, Вр, Впр - соответственно ширина русла реки, мостовой опоры, мостового пролета;

Тр - глубина в мостовом пролете.

Полученные зависимости могут быть использованы при рассмотрении прохождения судов и судовых составов через мостовые переходы по известным методикам управления судов на сложном течении О.И. Гордеева.

При выборе трассы мостового перехода через судоходные реки необходимо учитывать требования по обеспечению безопасных условий судоходства, которые можно сформулировать в следующем виде:

- безусловное выполнение нормативных требований при проектировании мостовых переходов;

- установленные габаритные размеры судового хода должны обеспечиваться на весь период его нормативной эксплуатации, как с учетом возможной заносимости, так и перспективы их увеличения;

- при обтекании опор мостов не должны образовываться водово-ротные области, приводящие к навалам судов и судовых составов на мостовые опоры;

- нижние отметки межпролетных конструкций мостовых переходов должны соответствовать пропуску судов и судовых составов без касания их палубными надстройками в течение всей судоходной навигации;

- условия пропуска ледохода и речного потока в створе мостового перехода не должны давать дополнительные условия для создания ледовых заторов и подмыву опор мостового перехода;

- мероприятия по поддержанию нормальных условий судоходства с учетом развития руслового процесса на период строительства и экс-

14

плуатации моста должны быть в должной мере отражены в проекте и быть выполнены до пуска моста в эксплуатацию;

- обследование состояния русла должно проводиться не реже, чем один раз в два года;

- учитывать требования по обеспечению нормальных условий эксплуатации подводных, надводных и вдольбереговых инженерных сооружений;

- при наличии меандр схему русловых процессов необходимо рассматривать на участке протяженностью не менее одной меандры выше и ниже по течению мостового перехода.

Сложившаяся в последние годы практика проектирования и строительства мостовых переходов через судоходные реки в Сибири и на Дальнем Востоке, в том числе и в Обском бассейне, показывает, что мостовые переходы устраиваются на криволинейных участках и с превышением допустимого угла пересечения мостом основного направления течения. Это обстоятельство требует выполнения специальных путевых мероприятий по обеспечению нормальных судоходных условий комплексом дноуглубительных и выправительных работ, включая берегоукрепление.

Наиболее эффективным способом закрепления судоходной трассы на участках мостовых переходов является строительство продольных струенаправляющих сооружений и берегозащитных шпор. Отсутствие у современных мостовых переходов капитальных ледорезов частично компенсируется устройством деревянных наклонных свай, которые успешно выполняют свое основное предназначение - защиту опор от навала льда, но не позволяют в должной мере предотвратить подмыв фронтальной части мостовых опор, что требует предусматривать укладку грунта в образующиеся ямы размыва.

Высотное положение нижней части пролетных строений должно обеспечивать безопасное прохождение судов и судовых составов с учетом высоты палубных надстроек, включая мачты разного назначения.

Исходя из этого и обобщая накопленный опыт, можно рекомендовать следующую зависимость для определения нижней отметки про-

2

летного строения в судоходной части нпр от отметки проектного уровня воды

= 1ПР + 4„ах, + НС + ДА, (7)

где пр - отметка проектного уровня воды;

ц

с - максимальное превышение надпалубных надстроек над ватерлинией судна в порожнем состоянии;

^тахс _ максимальное превышение судоходных навигационных уровней воды над проектным уровнем;

^ - нормативный запас с учетом продольного дифферента судна при прохождении данного участка реки.

Выполненные исследования позволили разработать методику расчетного обоснования трассы и габаритов мостовых переходов на судоходных реках, которая приведена в четвертой главе диссертации. В предложенной методике дана последовательность выбора и принятия проектных решений, начиная от перечня исходных материалов для проектирования и заканчивая расчетным обоснованием необходимых путевых мероприятий по обеспечению безопасных условий судоходства.

Пятая глава содержит итоги внедрения рекомендаций по обеспечению безопасных условий плавания в районах расположения мостовых переходов. Внедрение полученных рекомендаций осуществлялось на реках Обского бассейна на стадии согласования проектов строительства и реконструкции мостовых сооружений. Основными из них, в которых автор принимал непосредственное участие, можно отметить следующие:

- Кемеровский мост (276, 3 км р. Томь);

- Юргинский мост (174,45 км р. Томь);

- Кемеровский коммунальный мост (279,9 км р. Томь);

- Коммунальный мост автодороги Байкал (727,2 км р. Обь);

- Барнаульский ж/д мост (254,8 км р. Обь);

- Барнаульский автодорожный мост (236 км р. Обь);

- Автодорожный мост в п. Первомайское (335,2 км р. Чулым);

- Чулымский ж/д мост (333,5 км р. Чулым);

- Катуньский мост (10,2 км р. Чулым).

Заключение. По результатам выполненных исследований можно сделать следующие выводы:

1. На основе накопленного опыта по согласованию пролетов мостовых переходов и анализа судоходных условий на реках Обского бассейна обоснована и разработана обобщенная система требований, в

достаточной мере отражающая потребности обеспечения безопасности судоходства.

2. Разработана методика расчетного обоснования трассы и габаритов мостовых переходов через судоходные реки с учетом изменения уровенного и скоростного режимов течения реки, а также особенностей развития руслового процесса.

3. На основе выполненных лабораторных и натурных исследований установлены условия обтекания устоев мостовых опор и даны рекомендации по учету их влияния на безопасность судоходства.

4. На базе математического моделирования и экспериментальных исследований произведена оценка изменения пропускной способности русла в створах мостовых переходов с учетом изменения коэффициента шероховатости.

5. Получены расчетные зависимости, описывающие образующиеся при обтекании мостовых опор водоворотньге области, влияющие на судоходные условия.

6. Результаты исследований внедрены на ряде рек Обского бассейна, что позволило обеспечить безопасные условия судоходства на участках с мостовыми переходами.

Результаты выполненных исследований докладывались и получили одобрение на совещании в Федеральном агентстве речного и морского транспорта Министерства транспорта Российской Федерации (Москва, 2009 г.), на межвузовском координационном совещании по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Барнаул, 2009 г.), научных конференциях Новосибирской государственной академии водного транспорта (Новосибирск, 2007-2009 гг.) и используются в учебном процессе на гидротехническом факультете НГАВТ.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Павлушкин, C.B. Состояние водных путей Обского бассейна / C.B. Павлушкин, В.А. Баула / Наука и техника на речном транспорте, изд. ЦБНТИ Минтранса РФ: М., 2002. № 1 - С. 36-41.

2. Павлушкин, C.B. Обеспечение судоходства в Обском бассейне / C.B. Павлушкин / Речной транспорт. XXI век, 2007. № 2 - С. 18-21.

3. Павлушкин, C.B. Методика расчетного обоснования трассы и габаритов мостовых переходов через судоходные реки / C.B. Павлушкин // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - Новосибирск, 2009. № 2 - С. 114-115.

Прочие публикации:

4. Павлушкин, C.B. Особенности проектирования судовых ходов в районе установки мостовых переходов через реки / C.B. Павлушкин // Сибирский научный вестник / НГАВТ: Новосибирск, 2007. Вып. X -С. 298-299.

5. Павлушкин, C.B. Повышение комплексной безопасности и устойчивости транспортной системы в Обском бассейне / C.B. Павлушкин // Сибирский научный вестник / НГАВТ: Новосибирск, 2009. Вып. XII-С. 199-201.

6. Павлушкин, C.B. Организация и управление на водных путях / C.B. Павлушкин, С .Я. Зернов, Т.В. Пилипенко / НГАВТ: Новосибирск. 2007-С. 90.

7. Павлушкин, C.B. Путь длиною в 70 лет / C.B. Павлушкин / Фар-бект: Новосибирск: 2008 - с. 3.

8. Павлушкин, C.B. Повышение эффективности путевых работ на основе более тесной координации научных исследований русловых процессов / C.B. Павлушкин, В.М. Ботвинков, В.А. Седых / Двадцать четвертое межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов. Доклады и сообщения / изд. Алтайского гос. университета. Барнаул, 2009 - С. 60-61.

Подписано в печать 16.11.2009 г. с оригинал-макета. Бумага офсетная №1, формат 60x84 1/16, печать трафаретная Riso. Усл. печ. л. 1,0 Тираж 100 экз., заказ №116. Бесплатно.

ФГОУ ВПО «Новосибирская государственная академия водного транспорта» (ФГОУ ВПО «НГАВТ») 630099, г. Новосибирск, ул. Щетинкина, 33.

Отпечатано в издательстве ФГОУ ВПО «НГАВТ»

Введение.

1. Анализ влияния мостовых переходов на русловые процессы и судоходные условия.

1.1. Анализ действующих требований к мостовым переходам на внутренних водных путях.

1.2. Влияние мостовых переходов на планово-высотные деформации русла и судоходные условия.

2. Экспериментальные исследования руслового режима и кинематики течения в створах мостовых переходов через реки.

2.1. Натурные исследования.!.

2.2. Лабораторные исследования.

3. Обоснование выбора трассы мостовых переходов через судоходные реки.

3.1. Особенности выбора трассы мостовых переходов через судоходные реки.

3.2. Обоснование высоты мостового перехода с учетом обеспечения нормальных судоходных условий.

3.3. Особенности расчетного обоснования места расположения и ширины судоходных мостовых пролетов.

4. Методика расчетного обоснования трассы и надводных габаритов мостовых переходов на судоходных реках.

5. Итоги внедрения рекомендаций по обеспечению безопасных условий плавания в районах расположения мостовых переходов.

Вновь возводимые или существующие мостовые переходы в той или иной мере создают дополнительные препятствия для обеспечения нормальных судоходных условий и влияют на ход руслового процесса. Это обстоятельство учитывается различными нормативно-правовыми положениями, в которых, в том числе, требуется получение согласования на реализацию проекта с государственными бассейновыми управлениями водных путей и судоходства, как организации отвечающей за безопасные условия судоходства. Многолетняя практика выдачи таких согласований показала, что проектировщики и строители мостовых переходов воспринимают саму процедуру такого согласования как некую чиновничью придирку-волокиту, потому как эти требования представляются проектировщикам недостаточно обоснованными. В то же время социально-экономическое развитие обширного Западно-Сибирского региона во многом зависит от регулярного судоходства по рекам, на которых необходимо в течении всей навигации поддерживать требуемые габаритные размеры судовых ходов. Это прежде всего можно объяснить межотраслевыми противоречиями и отсутствием в нормативных актах перечня необходимых обоснований, связанных с обеспечением безопасных условий судоходства. Поэтому актуальным представляется теоретическое и экспериментальное обоснование комплекса требований по обеспечению безопасных условий судоходства и разработки методики их оценки.

Представленные к защите результаты исследований получены на базе изучения эффективности дноуглубительных и выправительных работ, проводимых на реке Оби и её притоках, на участках расположения мостовых переходов в границах, обслуживаемых государственным учреждением «Обское государственное управление водных путей и судоходства», а также осуществления гидравлического и математического моделирования на кафедре водных путей, гидравлики и гидроэкологии Новосибирской государственной академии водного транспорта. Основные выводы и предложения автора прошли многолетнюю производственную проверку в Новосибирском, Барнаульском, Томском и Чулымском районах водных путей и судоходства.

Исследования входили в план научно- исследовательских и опытно- конст-t * рукторских работ Федерального агентства морского и речного транспорта Министерства транспорта Российской Федерации и планы работы Межвузовского научно- координационного совета по проблеме эрозионных русловых и устьевых процессов при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова.

Основные результаты исследования опубликованы в 8 научных работах:

1. Павлушкин С.В. Особенности проектирования судовых ходов в районе установки мостовых переходов через реки / Павлушкин С.В. // Сибирский научный вестник, вып. X. Новосибирск: изд. НГАВТ, 2007. - с. 298-299.

2. Павлушкин С.В. Повышение комплексной безопасности и устойчивости транспортной системы в Обском бассейне. / Павлушкин С.В. // Сибирский научный вестник, вып. XII. Новосибирск: изд. НГАВТ, 2009. - с. 199-201.

3. Павлушкин С.В. Состояние водных путей Обского бассейна. / Павлушкин С.В., Баула В.А. //Наука и техника на речном транспорте. № 1. изд. ЦБНТИ Минтранса РФ, М., 2002.-с. 36-41.

4. Павлушкин С.В. Обеспечение судоходства в Обском бассейне. / Павлушкин С.В. // Речной транспорт. XXI век. № 2, 2007.- с. 18-21.

5. Павлушкин С.В. Организация и управление на водных путях. / Павлушкин С.В., Зернов С.Я., Пилипенко Т.В. // Новосибирск: изд. НГАВТ, 2007. - 90 с.

6. Павлушкин С.В. Путь длиною в 70 лет. / Павлушкин С.В. // изд. Фарбект, Новосибирск: 2008. - с. 3

7. Павлушкин С.В. Методика расчетного обоснования трассы и габаритов мостовых переходов через судоходные реки. / Павлушкин С.В. // Новосибирск.

8. Павлушкин С.В. Повышение эффективности путевых работ на основе более тесной координации научных исследований русловых процессов. / Павлушкин С.В., Ботвинков В.М., Седых В.А. // Двадцать четвертое межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов. Доклады и сообщения. Барнаул: изд. Алтайского гос. университета. 2009. - с. 6061.

Заключение t

По результатам выполненных исследований можно сделать следующие выводы:

1. На основе накопленного опыта по согласованию пролетов мостовых переходов и анализа судоходных условий на реках Обского бассейна обоснована и разработана обобщенная система требований, в достаточной мере отражающая потребности обеспечения безопасности судоходства.

2. Разработана методика расчетного обоснования трассы и габаритов мостовых переходов через судоходные реки с учетом изменения уровенного и скоростного режимов течения реки, а также особенностей развития руслового процесса.

3. На основе выполненных лабораторных и натурных исследований установлены условия обтекания устоев мостовых опор и даны рекомендации по учету их влияния на безопасность судоходства.

4. На базе математического моделирования и экспериментальных исследований произведена оценка изменения пропускной способности русла в створах мостовых переходов с учетом изменения коэффициента шероховатости.

5. Получены расчетные зависимости, описывающие образующиеся при обтекании мостовых опор водоворотные области, влияющие на судоходные условия.

6. Результаты исследований внедрены на ряде рек Обского бассейна, что позволило обеспечить безопасные условия судоходства на участках с мостовыми переходами.

Результаты выполненных исследований докладывались и получили одобрение на совещании в Федеральном агентстве речного и морского транспорта Министерства транспорта Российской Федерации (Москва, 2009 г.), на межвузовском координационном совещании по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов (Барнаул, 2009 г.), научных конференциях Новосибирской государственной академии водного транспорта (Новосибирск, 2007-2009 гг.) и используются в учебном процессе на гидротехническом факультете НГАВТ.

1. Алексеевский Н.И. Движение наносов и русловые процессы / Н.И. Алексеевский, Чалов Р.С. // Межвузовский научно-координационный совет по проблеме эрозии, русловых и устьевых процессов.- М: МГУ, 1997.- 170 с.

2. Алексеевский Н.И. Проблемы гидрологии и гидроэкологии Н.И. Алексеевский // Сборник научных трудов МГУ.- М.:МГУ, 1999,- 399 с.

3. Алексеевский Н.И. Формирование и движение речных наносов.- М.: МГУ, 1998.-202 с.

4. Алтунин С.Т. Выправительные, защитные и регулировочные сооружения на реках.-М.: Сельхозиздат, 1947.- 176 с.

5. Алтунин С.Т. Регулирование русел. М.: Сельхозиздат, 1956.- 336 с.

6. Апполов Б.А. Учение о реках.- М.: МГУ, 1963. 423 с.

7. Барышников Н.Б. Антропогенное воздействие па русловые процессы.- JL: ЛГМИ, 1990.-140 с.

8. Бегам Л,Г. Гидравлика, гидрология, гидрометрия / Л.Г.Бегам, В.С.Муромов, Л.Н. Копац.- М: Транспорт. 1976. 200 с.

9. Бегам Л.Г. Деформация подмостовых русел / Л.Л.Лиштван. B.C. Муромов.-М.: Транспорт, 1970.-200 с.

10. Бегам Л.Г. Защита от размывов переходов через водотоки. / Л.Г.Бегам. Семенов Н.И.- М: Транспорт, 1979. 121 с.

11. И. Бегам Л.Г. Регулирование водных потоков при проектировании дорог / Л.Г. Бегам, B.C. Алтунин, В.Ш. Цыпин.- М.: Транспорт, 1977.- 304 с.

12. Беркович К.М. Регулирование речных русел.- М.: МГУ, 1992. 3 01 с.

13. Беркович К.М. Экологическое русловедение / К.М. Беркович. Р.С. Чалов. Л.В. Чернов.- М.: ГЕОС, 2000. 33 ) с.

14. Ботвинков В.М. Гидроэкология на внутренних водных путях / В.М. Ботвинков, В.В. Дегтярев, В.А. Седых.- Новосибирск: Сибирское соглашение , 2002. -355 с.

15. Ботвинков В.М. Проектирование дноуглубительных и выправительных работ на малых реках: Автореферат диссертации . докт. техн. н.Новосибирск: НГАВТ., 1995.- 35 с.

16. Ботвинков В.М. Проектирование мероприятий по улучшению судоходных условий в узлах слияния рек / В.М. Ботвинков, О.И. Гордеев, В.В. Дегтярев. -Новосибирск: НИИЖТ, 1981.- 89 с.

17. Боровков B.C. Русловые процессы и динамика речных потоков на урбанизированных территориях.- JL: Гидрометеоиздат, 1989. 288 с.

18. Бронштейн И.Н. Справочник по математике. / И. Н. Бронштейн, К.А. Семендя-ев.- М.: Наука, 1986,- 544 с.

19. Буссинеск Ж. Анализ бесконечно-малых. М., 1899. 1т. 1ч. 296 с. Дифференциальное исчисление.

20. Вакулин К.Ю. Гидролого-морфологические свойства пойм Иртыша и Оби: Автореферат диссертации .канд. техн. н.- Иркутск, 1990.- 18 с.

21. Варламов К.Н. Исследование и расчет спрямлений пойменных извилин судоходных рек: Автореферат диссертации . канд. техн. н.-Л., 1980.-24 с.

22. Великанов М.А. Проблемы надежности при многоцелевом использовании водных ресурсов. М. Наука. 1994.-225 с.

23. Гендельман М.М. Гидроморфолргические закономерности свободного меандрирования речных русел и пути их инженерного использования (на примере реки Иртыш): Автореферат диссертации . канд. техн. н.- Л., 1982.- 16 с.

24. Гидравлика и гидротехника // Межвузовский межведомственный научно-технический сборник.- Киев: Техника, 1975 128 с.

25. Гидроморфологические исследования пойменного и руслового процессов: Труды Гос. Гидрологического института,- Л.: Гидрометеоиздат, 1970. вып. 183.-206с.

26. Гиляров Н.П. Моделирование речных потоков.- Л.: Гидрометеоиздат, 1973-0876