Введение к работе
Актуальность работы. Проблема охраны и защиты окружающей среды возникла в эпоху научно-технической революции. Возможные изменения окружающей среды, проходящие под влиянием интенсивного развития различных отраслей хозяйства, требуют разработки научных методов их прогнозирования. От этих методов зависят выбор и обоснование комплекса инженерно-технических мероприятий по защите среды и рациональному использованию природных ресурсов.
В связи с активным строительством водохранилищ нарушается сложившееся природное равновесие. Это влечёт за собой большое количество неразрешенных проблем. Одна из них - переработка берегов водохранилищ. В настоящее время на территории России эксплуатируется около 2250 водохранилищ, 325 из них имеют объём более 10 млн. куб. м. Длина береговой линии этих водохранилищ составляет 89 % от длины берегов всех водохранилищ и равна приблизительно 65500 км, 38 % берегов перерабатываются.
Переработка берегов водохранилищ - переформирование склонов реки, превращенных в берега водохранилищ, происходит под влиянием ветрового волнения, появления оползней и иных явлений, вызывающих обрушения откосов и образование отложений у их подножий и вдоль береговой зоны водохранилища. Переработка берегов существенно влияет на эффективность эксплуатации водохранилищ. Помимо этого переработка берегов приводит к потерям іемель и сооружений, расположенных у водохранилища. Изменение рельефа эереговой зоны усложняет работу водного транспорта, водозаборов, насосных гтанций, головных сооружений водоотводящих каналов.
Учет динамики берегов водохранилищ, и проектирование мер борьбы с ней необходимы для строительства, транспорта, линий электропередач, линий связи, трубопроводов, и т. д.
Процесс разрушения берега волнами является непрерывным. В зависимости от конкретных условий интенсивность переработки берегов различна и в некоторых случаях может быть довольно значительна.
В данной работе процесс разрушения берега волнами рассмотрен для правобережья Краснодарского водохранилища на реке Кубань. При проектировании водохранилища была принята теория переработки, согласно которой обрывистый берег под действием волн постепенно превратится в пологий и абразионный процесс практически затухнет.
Однако проектный прогноз самовыполаживания не оправдался. Двадцатипятилетняя эксплуатация показала, что переработка правого берега продолжается и берег отступает параллельно самому себе, на отдельных участках ее скоростью до пяти метров в год. При этом безвозвратно уничтожаются ежегодно десятки гектаров пашни ценнейших Кубанских черноземов.
Таким образом, изучение переработки берегов водохранилищ с цельк создания действенных методов прогнозирования их и крепления представляете) актуальным.
Целью настоящей работы является:
разработка методики оценки изменения формы и размеров ниш в выпо ложенных берегах во времени на основе существующих экспериментальны; данных;
оценка напряженного состояния обрывистых берегов с целью определе ния условий их обрушения в зависимости от глубины ниши;
разработка инженерного метода оценки условий обрушения в зависимс сти от глубины ниш в обрывистых и выположенных берегах.
з Методы, используемые в процессе исследований.
-
Геодезическая съемка электронным тахеометром формы и размеров ниш в натуре.
-
Математическая обработка существующих экспериментальных данных путем апроксимации формы ниш в выположенных откосах для последующего численного дифференцирования и нахождения скоростей формирования ниш.
-
Метод конечных элементов для исследования напряженного состояния берегов с нишами.
-
Методы сопротивления материалов для создания инженерного метода оценки замедления переработки при выполаживании обрывов.
Научная новизна состоит в том, что:
впервые для обрывистых берегов Краснодарского водохранилища определены формы и размеры ниш, образующихся в процессе переработки берегов и приводящих к обрушению вышележащего грунта;
установлено изменение во времени формы и размеров ниш после выпо-лаживания откосов;
исследовано сложное напряженное состояние берегового массива при наличии в нем ниши размыва;
впервые оценена скорость разрушения обрывистого берега, сложенного лессовьіми грунтами.
Практическое значение работы состоит в том, что на основании натурных и теоретических исследований:
разработан инженерный метод расчета скорости переработки обрывистых и выположенных берегов с нишами;
получена методика оценки замедления скорости переработки обрывистых берегов при их выполаживании.
Данный метод рекомендуется использовать при проектировании берегоукрепительных мероприятий на Краснодарском водохранилище и аналогичных по геологическому строению берегах.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научных конференция Кубанского госагроуниверситета (секция "мелиорация и гидротехническое строительство") в 1995, 1996 и 1997 годах; на второй Кубанской конференции общественных экологических организаций "Экологическая безопасность и устойчивое развитие Кубани" в 1996 году; на 12-м межвузовском координационном совещании по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов, г. Пермь, 1997 год. В полном объёме работа обсуждалась на объединённом заседании кафедр гидравлики и сельскохозяйственного водоснабжения и геодезии Кубанского аграрного университета в 1998 году.
Публикации. По результатам работы опубликовано 3 научных статьи и издан 1 информационный листок.
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 122 страницах машинописного текста, включая введение, четыре главы, выводы, 44 рисунка, 4 таблицы, список литературы из 89 наименований и 4 приложения.