Введение к работе
з
Актуальность проблемы. За последние годы все более возрастает нагрузка на малые реки и повышается их значение в народном хозяйстве. Наибольшее влияние на гидрологический режим малых рек оказывают такие основные виды хозяйственной деятельности, как создание водохранилищ, строительство оросительных и осушительных систем, а также систем каналов переброски для коммунального и промышленного во-допотребления. Кроме вышеизложенных на формирование стока реки определенное влияние оказывают современные изменения климата, обусловленные как естественными, так и антропогенными факторами . Поэтому более объективная оценка изменений стока малых рек должна основываться на совместном анализе результатов исследований гидрологов, климатологов, экологов, а также специалистов водного хозяйства, мелиорации, гидроэнергетики и градостроительства.
В данной диссертационной работе рассмотрены вопросы, связанные с русловыми деформациями, на примере малых рек - представителей Северо-Кавказского и Уральского экономических районов Российской Федерации и сделана попытка усовершенствовать методики количественной оценки эрозионных и аккумулятивных процессов и разработать рекомендации по выбору типов природоохранных мероприятий в бассейнах рек.
Вопросы, связанные с водноэрозионной опасностью в самих бассейнах рек и загря з-нением вод, выходят за рамки содержания настоящей диссертации. Они были рассмотрены диссертантом и основные научные результаты по ним включены в моногр афию [1].
Таким образом, целью работы является обобщение и анализ существующих работ по проблеме водноэрозионной опасности и аккумулятивных процессов в руслах малых рек и разработка методик количественной оценки этих процессов, а также рекомендаций по выбору типов природоохранных мероприятий в бассейнах малых рек. Поста в-ленная цель включает решение следующих задач:
-обобщение и анализ существующих классификаций оценки состояния малых рек;
обобщение и анализ закономерностей формирования стока с учетом зональных и азональных факторов и региональной особенности;
анализ явлений, ухудшающих природные условия в бассейнах малых рек;
обоснование и выбор объектов исследований;
обобщение и анализ результатов экспериментов на объектах исследований;
обоснование, вывод, а также уточнение соответствующих зависимостей для выполнения прогностических расчетов эрозионных и аккумулятивных процессов в руслах малых рек и проверка их с данными экспериментов ;
- разработка рекомендаций по выбору типов природоохранных мероприятий для
бассейнов малых рек.
Научная новизна работы заключается в следующем:
на основе обобщения и анализа существующих опубликованных работ систем а-тизированы данные в многолетнем разрезе о характере формирования стока малых рек в зависимости от зональных, азональных и хозяйственных факторов ;
установлено, что одним из наиболее эффектных методов улучшения качества воды и сохранения стока малой реки является в возможных физико-географических условиях пополнение ее дополнительной водой с помощью инженерных систем;
получены формулы для учета гидравлического сопротивления но длине реки и расчета значений размывающих и допускаемых (неразмывающих) скоростей течения воды в руслах водотоков, сложенных связными грунтами;
уточнены значения параметра кривой распределения для различных фракций наносов в методике расчета транспортирующей способности потока А. Г. Хачатряна -X. Ш. Шапиро;
усовершенствованы методики расчета эрозионных и аккумулятивных процессов в руслах малых рек степной зоны России и разработана комплексная программа «DEFORM», которая позволяет рассчитывать одновременно как процессы заиления, так и размыва русла в зависимости от физико-механических свойств грунтов русла.
Достоверность полученных результатов подтверждена сопоставлением расчетных данных по полученным и уточненным формулам с данными экспериментов различных авторов.
Практическая и экономическая значимость. Работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ по теме «Разработать методику предпроектной оценки водноэрозионной опасности бассейнов малых рек и рекомендации по сохранению и улучшению состояния малых рек - представителей степной зоны Северо-Кавказского и Уральского экономических районов», согласно заданию бывшего Комитета по водным ресурсам Российской Федерации. Для рек вышеуказанных регионов характерно интенсивное развитие сельского хозяйства и его влияние на состояние малых рек.
Теоретические и экспериментальные исследования легли в основу монографии «Приложения гидравлики и динамики русловых потоков в задачах охраны малых рек степной зоны Российской Федерации» (15,0 п.л.), которая рассчитана на научных работников, аспирантов, инженеров, специализирующихся в области гидротехнического и мелиоративного строительства, а также городского строительства и хозяйства.
5 Разработанные рекомендации предназначены для ведомств и организаций, занимающихся мелиоративным и водохозяйственным строительством в бассейнах рек. Основные научно-практические положения, выносимые на защиту:
данные о характере формирования стока малых рек в зависимости от зональных, азональных и хозяйственных факторов;
данные о характере деформации русла реки при размыве в связных грунтах;
формула для учета гидравлического сопротивления по длине реки;
зависимость для расчета значений размывающих и допускаемых (неразмывающих) скоростей течения воды в связных грунтах;
уточненные формулы для расчета транспортирующей способности потока в отношении отдельных фракций взвешенных наносов;
методики расчета, уточненные а диссертации для количественной оценки водно-эрозионных и аккумулятивных процессов в руслах малых рек,
- рекомендации по выбору типов природоохранных мероприятий для бассейнов
малых рек.
Личный вклад автора в решение поставленных в диссертации задач. Диссертация является результатом исследований, проводимых автором самостоятельно в ГП СНЦ «Госэкомелиовод». При выполнении работы привлечены данные экспериментов по рассмотренной проблеме и результаты теоретических исследований других авторов, на которые имеются ссылки в диссертации.
Апробация работы. Результаты выполненных автором исследований, приведенные в диссертации, докладывались, обсуждались и одобрены на заседании ученого совета ПО «Совинтервод» (Москва, 1996); на заседании объединенной секции гидравлики, инженерной гидрологии, гидротехнического и мелиоративного строительства, сельскох о-зяйственной мелиорации НТС ГП СНЦ «Госэкомелиовод» (Москва, 1998); на заседании Государственной Думы Российской Федерации по природным ресурсам и природопол ь-зованию (Москва, 1998).
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в четырех печатных работах автора, включая монографию.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из общей характеристики работ, пяти глав, заключения; в конце работы приводится список использованной литературы, насчитывающий 159 наименований, из них 47 иностранных источников и приложения. Диссертационная работа изложена на 204 страницах машинописного тексті, нллюстр и-рована 28 рисунками, содержит 12 таблиц.