Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса формирования и регулирования стока реки Пяндж
1.1. Изученность объекта и актуальность исследований 12
1.2. Формирование стока р.Пяндж и гидрологический режим района исследований 18
1.3. Инженерно-геологические, гидрогеологические, почвенно-мелиоративные и другие условия участка исследований и прилегающих территорий 29
1.4. Цель и задачи исследований... 39
1.5. Объект и методика исследований 41
Глава 2. Современное состояние проблемы русловых деформаций и защита пойменных земель от затоплений паводковыми водами.
2.1. Геоморфологические и гидроморфологические условия устьевой части р.Пяндж 43
2.2. Характер русловых деформаций на участке исследований...47
2.3. Анализ гидрологических данных и изменение отметок дна реки на разных вертикалях. .51
2.4. Выявление механизма отложения наносов на равнинном участке реки 56
2.5. Создание математической модели руслоформирования по определенному створу при пропуске характерных расходов 59
2.5.1. Формулы для расчета продольного изменения глубины потока при неравномерных течениях 59
2.5.2. Оценка значений неразмывающих скоростей потока на участке исследования 60
2.6. Методика расчета вероятностно-статистических характеристик гидрологических процессов в открытых руслах. 62
2.6.1. Формулы расчета простейших статистических характеристик случайной величины 62
2.6.2. Методика проверки согласия данных натурных наблюдений с вероятностно-статистическими законами. 63
2.6.3. Критерии оценки отклонения эмпирических распределений от закона нормального распределения. 66
2.6.4. Построение эмпирических формул (законов) методом наименьших квадратов 68
Выводы по главе 2 73
Глава 3. Натурные обследования русловых деформаций на участке исследований.
3.1. Обоснование и выбор участков реки для проведения натурных обследований 75
3.2. Определение параметров устойчивого русла для пропуска руслоформирующих расходов 80
3.3. Технология и технические средства для создания устойчивого русла 83
Выводы по главе 3 97
Глава 4. Разработка рекомендаций по результатам исследований и их технико-экономическая эффективность.
4.1. Предполагаемая технология проведения планового и высотного регулирования русла р.Пяндж на участке исследований. 100
4.2. Разработка мероприятий по мелиоративному улучшению пойменных земель и их сельскохозяйственное использование 105
4.2.1. Мелиоративное освоение пойменных территорий. 105
4.2.2. Технология создания почвенного слоя на пойменных, участках рек. 107
4.2.3. Сельскохозяйственное использование пойменных земель 112
4.3. Технико-экономическая эффективность разработанных мероприятий 116
Выводы и предложения 123
Список использованной литературы. 130
- Формирование стока р.Пяндж и гидрологический режим района исследований
- Анализ гидрологических данных и изменение отметок дна реки на разных вертикалях.
- Определение параметров устойчивого русла для пропуска руслоформирующих расходов
- Разработка мероприятий по мелиоративному улучшению пойменных земель и их сельскохозяйственное использование
Введение к работе
Проблемы регулирования русл рек в- целом и регулирования русловых деформаций в частности являлись и являются тем объектом познания, которому посвятили свои1 научные труды и изыскания ученые (теоретики и практики) многих поколении в различных странах мира. На сегодняшний день, разработаны теоретические основы, методы, системы и средства борьбы с вредными, для жизнедеятельности человека, физическими явлениями происходящими, при взаимодействии русла и потока. Наряду с этим, необходимо констатировать тот факт, что разнообразие форм и видов русловых процессов (желательных и вредных), происходящих как на горных и предгорных участках рек (большие уклоны, скорости и т.д.), так и на равнинных, требуют индивидуального подхода при выборе методов и средств, борьбы с вредными воздействиями потока для рассматриваемого, конкретного участка реки.
Многовековой опыт, выработанный человечеством, в данной области получил широкое применение и на реках Таджикистана (в основном горно-предгорная зона) - Пяндж, Вахш, Кафирниган,. Кизил-Су, Ях-Су и т.д.
Необходимо отметить,.что применение некоторых типов, систем, схем регулирования русл и регуляционных сооружений не дали, к сожалению, ожидаемых результатов, а в некоторых случаях привели к образованию местных русловых деформаций и как следствие разрушение существующих руслорегулирующих трасс и защитных сооружений. Естественно такая ситуация требовала систематических, значительных, дополнительных затрат на их восстановление и дальнейшую эксплуатацию.
В свете вышеизложенного, а также на основе изучения; значительного количества научно-исследовательских работ, различных авторов (Абальянц С.Х., Авакян А.Б., Алтунин G.T., Артамонов К.Ф., Барышников Н,Б., Великанов М.А., Величенко Ю.П., Гришанин К.В.,
Железняков Г.В., Ибадзаде Ю.А., Избаш СВ., Карасев И.Ф., Караушев А.В., Кабулия Г.С., Комилов O.K., Корюкин С.Н., Леви И,И;, Лохтин В.М;, Маккавеев Н:И., Мирцхулава Ц.Е., Мухамедов A.M., Наботов Д:Н., Потапов М.В., Розанов Н: П;, Саттаров М.А., Тахиров И.Г., Тер-Абрамянц Г,А., Шульц В.А. и др.) можно сделать вывод о том, что в настоящее время, оценка и анализ естественного режима рек на предгорных и равнинных участках рек; типов, надлежащих форм и размеров русла; русловых деформаций; влияния регуляционных сооружений на эти параметры; систематизация, учет и анализ случаев разрушений сооружений, применение эффективных мер регулирования стока с целью доведения до минимума ущерба при прохождении руслоформирующих и паводковых расходов (в том числе защита земель, населенных пунктов и т.д.) не утратили свою актуальность. На наш взгляд, именно такой комплексный подход позволить, обоснованно и целесообразно, осуществить выбор методов и средств регулирования русл рек и провести инженерное проектирование и строительство сооружений на характерных участках рек, с различными русловыми отложениями и морфологическими элементами потока. При этом имеется в виду, что при регулировании определенного участка естественного водного потока почти никогда не может ставиться задача прекращения русло образовательных процессов в пределах этого участка. Опираясь на законы формирования русл, мы должны направить руслообразовательную деятельность потока таким образом, чтобы в результате её образовалось и стабилизировалось (закрепилось) русло надлежащей формы и размеров.
Известно, что интенсивность руслового процесса (взаимодействие русла и потока) зависит от расположения рассматриваемого участка по длине реки (горная, предгорная, равнинная), характеризующаяся морфологическими элементами потока и русла (ширина, глубина, форма и площадь поперечного сечения, скорости, уклона водной поверхности, транспортирующей способности потока, шаг, кривизна излучин и т.д.)
Для р.Пяндж (объект настоящих исследований) и ее притоков характерны частые и значительные колебания расходов и уровней воды, наличие различных уклонов русла и водной поверхности и как следствие адекватное изменение транспортирующей способности потока, приводящие к образованию эрозионных или аккумулятивных (вынос и отложение гравийно-галечниковых, песчаных наносов) зон по длине реки.
Совокупность перечисленных факторов, формирует русло р.Пяндж, на рассматриваемом участке исследований, крайне неустойчивым, особенно в период прохождения и. спада паводка. Данный процесс, как правило, сопровождается возникновением значительных в большинстве своем нежелательных, иногда даже разрушительных (затопление пойменных земель, разрушение сооружений и населенных пунктов и т. д.) русловых деформаций.
Как известно, наша страна - страна гор. Всего 7% от общей территории составляет равнинная часть. Такая ситуация, в свою очередь заставляет поиск путей увеличения орошаемой площади за счет освоения не только предгорных зон; (склоновые земли), но и также создания, освоения и «продуктивного» использования пойменных земель.
В настоящее время в Республике, под угрозой размыва; и затопления; находятся- свыше 24 тыс. га. уже освоенных в сельскохозяйственном отношении, пойменных земель. В то же время, в случае проведения эффективных, теоретически обоснованных, практически целесообразных руслорегулировочных мероприятий, возможно не только защита ранее освоенных, но и освоение более 34 тыс. га. новых пойменных земель. В решении данной проблемы одним из действенных и неоспоримых «инструментов» является использование методов, средств регулирования русловой деформации.
Изучение, оценка и разрешение вышеизложенных проблем предопределяет необходимость создания научно-теоретической и экспериментальных баз, на основе рассмотрения математических моделей применительно к задачам регулирования русла и направленного изменения русла. Математическое моделирование руслоформирования при пропуске паводковых и других характерных расходов (например, меженных), предполагает учет всех сложных и взаимосвязанных природных явлений, а также активную антропогенную деятельность человека при интенсивном развитии орошаемого земледелия на предгорных и равнинных участках рек.
Решению проблем освоения пойменных земель, увеличения^ площадей орошаемой пашни для развития растениеводства и кормовой базы животноводства, создания фермерских хозяйств и как следствие, возможность создания'новых рабочих мест, защите этих земель и прилегающих к ней населенных пунктов и других объектов жизнеобеспечения, от наводнений и затопления паводковыми потоками, путем регулирования русловых деформаций посвящена данная диссертационная работа.
Тема диссертации утверждена на заседании Ученого Совета. Таджикского Аграрного Университета (Протокол № б от 28 февраля 2003 года.).
Исследования выполнены в соответствии с тематикой научных работ Гидромелиоративного факультета Таджикского Аграрного Университета Министерства сельского хозяйства Республики Таджикистан.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы: Обеспеченность орошаемой пашней на душу населения для аграрных стран, к которым относится Республика Таджикистан, является главным показателем благосостояния н арода и в нашей республике он составляет 0.11 га/чел. Это самый низкий показатель по сравнению с другими государствами Центральной Азии ив 2-2,5 раза меньше нормативного.
Сначала 60-ых годов XX века, интенсивное развитие получило мелиоративное освоение предгорных зон (склоновые земли), зачастую находящиеся выше источников водоснабжения и имеющие сложный рельеф поверхности, большие уклоны местности и сложенные средне -и сильно-просадочными грунтами, гарантированных постоянным в одо о беспечением за счет использования, в основном, систем машинного водоподъёма.
С учетом сегодняшних реалий, одним из альтернативных и вместе с тем, целесообразных вариантов, является освоение пойменных земель предгорных и равнинных участков рек Таджикистана. Последние требует проведения комплекса мер по регулированию русла и русловой деформации с учетом всех факторов; влияющих на руслообразовательный процесс в целом.
Анализ и оценка результатов проведенных исследований, по гидрологическому режиму реки, инженерно-геологическим характеристикам её ложа и поймы, демографической ситуации территории и др., позволяют констатировать, что при разработке и применении эффективных руслорегулировочных мероприятий, можно отвести угрозу размыва и затопления пойменных земель, паводковыми водами. Наряду с этим, они также обеспечат защиту населенных пунктов, дорог и других коммуникаций; расположенных до или после осваиваемых пойменных земель, от разрушительного действия водного потока.
В свете изложенного весьма актуальное значение приобретает освоение: пойменных земель путем регулирования русловых деформаций, чему и посвящена данная работа.
Цель и задачи исследований. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований, разработать схемы и методы расчетного обоснования параметров планового и высотного регулирования русла на отдельных участках р.Пяндж; обосновать параметры искусственного русла надлежащей формы и размеров; разработать технологию формирования плодородного слоя почв пойменных земель и пути обеспечения их защиты от угрозы затопления и создания условий, для гарантийного их использования.
9 В соответствии с поставленной целью возникла необходимость решения следующих задач: изучение и обобщение материалов научно-исследовательских, проектных, строительных и эксплутационных организаций, по вопросам регулирования русловых деформаций, путей использования пойменных земель на участке исследований р.Пяндж; проведение полевых обследований русловой^ прирусловой и пойменных частей некоторых предгорных и равнинных участков р.Пяндж; изучение; гидрологического режима р.Пяндж и- физико-географических условий формирования ее стока; разработка теоретических основ и создание математической модели планового и высотного регулирование русла участка исследований, а также возможных способов создания устойчивого русла надлежащей формы и размеров; разработка технологии создания почвенного слоя на пойменных землях, их освоения и защита, а также выбор вида сельскохозяйственной культуры..
Объект it методика исследований. Учитывая специфику участка исследований (объект находится в приграничной зоне- Республики Таджикистан и Исламской Республики Афганистан, за линией инженерных сооружений пограничных войск), при изучении и разработке планово-высотного регулирования русла р.Пяндж, широко использованы научно-исследовательские и проектно-изыскательские проработки прошлых лет: совмещенный план положения р.Пяндж на участке исследования в 1904, 1933, 1947, 1977 и 1984 гг. в масштабе 1:50000; топографические карты 1943,-1957, 1961,1967 гг. в масштабе 1:100000 и 1977г. в масштабе 1:25000; гидрологические данные по постам на р.Пяндж с 1965 по 2000 гг; собственные экспериментальные исследования и исследования, проведённые, ранее, на модельной площадке института «Таджикгипроводхоз».
В соответствии, с целью и задачами (с учетом результатов собственных экспериментальных исследований), а также на основе анализа существующих данных других исследователей, объектом исследований определены русло, прирусловые и по именные участки долинной части р.Пяндж, ложе, которого сложено гравийно-галечниковыми и песчаными отложениями, а средние уклоны водной поверхности составляют от 0,00137 до 0,00047. Выбранный участок длиной 45.3 км., по пойме, находится на границе Таджикистана и Афганистана, между пограничными знаками (ПЗ) №122 и №128.
На основе изученных материалов, удалось проследить, с большой достоверностью, развитие русла р.Пяндж, на участке исследования, за почти вековую давность, что позволило выбрать и обосновать методику исследований. Научная новизна.
Обоснована возможность и перспективность комплекса мероприятий по плановому и высотному регулированию русла реки, на характерных участках, а также защита и использование пойменных земель участка исследований;
Разработано плановое расположение русла с наименьшими береговыми деформациями;
Разработана технология создания плодородного слоя на пойменных землях, путем осаждения взвешенных наносов, приносимых паводковыми водами;
Практическая ценность работы заключается в том, что разработанная математическая модель руслоформирования и: рассчитанные, на основании теоретических разработок, параметры устойчивого русла позволяют увеличить орошаемые площади за счет освоения пойменных земель, а также защитить населенные пункты, дороги и другие народнохозяйственные объекты от угрозы затопления. На защиту выносится: 1. Комплекс мер планово-высотного регулирования русла, на участке
11 исследований, р.Пяндж, во взаимосвязи, с высотными положениями поверхности поймы и дна реки;
Теоретическое обоснование устойчивых параметров русла реки для пропуска руслоформирующих, паводковых и меженных расходов воды;
Технология создания почвенного слоя на пойменных землях, путем свободного отложения взвешенных наносов, транспортируемых при прохождении по руслу реки паводковых расходов;
Рекомендации по использованию пойменных земель для выращивания сельскохозяйственных культур.
Реализация работы. На основе результатов разработок и исследований составлена научно-обоснованная методика инженерного расчета и проектирования регуляционных сооружений, обеспечивающих устойчивость русла (на экспериментальном участке), освоение, гарантированное пользование и защиту пойменных земель, использованная (на площади 600 га выращивалась кормовые культуры и рис) в зоне погранзаставы Пархарского района.
Апробация работы. Основные положения и материалы диссертации доложены и обсуждены на: Республиканском научно-практическом семинаре «Современное состояние водных ресурсов Таджикистана - проблемы и перспективы рационального использования» (Душанбе, 13-14 мая 2003 г.), научно-практической конференции Таджикского аграрного университета «Соли 2003- соли оби тоза» (Душанбе, - март 2003г.), заседаний кафедры строительной механики и гидравлики, Ученом совете гидромелиоративного факультета Таджикского аграрного университета (ТАУ) и др.
Публикация. Основные результаты диссертационной работы опуб-икованы в 7 печатных работах, которые приводятся в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и рекомендаций, списка использованной литературы из 102 наименований.
Работа содержит 139 стр. компьютерного текста, 17 рисунков, 26 таблиц.
Формирование стока р.Пяндж и гидрологический режим района исследований
Река Пяндж является левой составляющей р. Амударьи. Площадь ее водосбора составляет 113600 км2 и охватывает почти всю территорию Памира, расположенную в наиболее возвышенной части Средней Азии, Истоком р.Пяндж является р. Вахджир, в нижнем течение (после впадения р. Каракия) носящая название,Вахандарья. Общая длина от истока р. Вахандарьи-1134 км, а собственно р.Пяндж-921 км;
Река Вахджир берет начало от ледника Вревского, на северном склоне восточных отрогов Гиндукуша на высоте более 5000 м над уровнем моря. Пройдя 216 км, Вахджир-Вахандарья принимает справа реку Памир, вытекающую из озера Зоркуль. После слияния рек Вахандарья и Памир река получает название Пяндж. На всём протяжении р.Пяндж проходит государственная граница между Таджикистаном и Афганистаном.
До рассматриваемого участка, р.Пяндж принимает наиболее крупные притоки: Гунт, Бартанг, Ваші, Кызылсу - справа и Тангшев, Кокча - слева. Гидрологический режим р.Пяндж и. её притоков, в настоящее время, изучается 40 гидрологическими постами, из которых пять расположены: непосредственно на главной реке. Ближайшими к исследуемому участку являются посты Хирманджо и Нижний Пяндж.
Участок реки от начала исследуемого участка до гидрологического поста Нижний Пяндж практически бесприточный, поэтому данные наблюдений этого поста с достаточной; точностью характеризуют гидрологический режим, реки на исследуемом участке. Пост Нижний Пяндж открыт в марте 1960 г., но до 1965 г. на нём производились лишь водомерные наблюдения. Наблюдения над стоком воды и наносов начали в 1965 г. и с перерывами производятся до настоящего времени.. Кроме гидрологических постов опорной сети, наблюдения (в основном водомерные) производились на ряде постов периодического действия.
По данному объекту, у ПЗ № 127, наблюдения были начаты с 12 августа 1981 г. [73]. В апреле 1982 г. здесь был разбит гидрометрический створ и измерен расход воды, но по условиям пограничного режима был закрыт 30 апреля 1982 г. Но 1 октября 1983 г. пост был вновь восстановлен и наблюдения на нём продолжены до 30 сентября 1984 г. В 1984 г. на этом створе было измерено два расхода воды и взвешенных наносов. G 1 февраля по 30 июня 1984 г. у 23 промерного створа действовал водомерный пост. У ПЗ № 124/2 водомерные наблюдения г проводились с 1: октября 1983 г. по 30 сентября 1984 г. За время работы поста здесь измерено пять расходов воды, кроме того, здесь же в 1979 г. проводились водомерные наблюдения с 25 июля по 30 сентября;
Река Пяндж имеет ледниково-снеговое питание. Увеличение водности реки, происходит с конца марта - начала апреля за счет таяния снега и выпадения жидких осадков в нижней зоне бассейна. Подъём паводка продолжается до июня - начала августа. Максимальные расходы воды формируются талыми водами сезонных снегов высокогорной зоны и ледников; Поскольку выпадающие изредка летом осадки; стока, как правило, не: формируют, то максимальные расходы воды, как и объём летнего половодья, зависят в основном от температуры воздуха. Спад половодья начинается в августе и продолжается до ноября месяца и он более продолжительный и более плавный, чем подъём. В ноябре месяце устанавливается межень, продолжающаяся до середины марта. За многоводный год принят 1966 г. со средним расходом 1150 м3/с. За средний по водности принят 1967 г. со средним годовым расходом 1070 MVC. За маловодный принят 1980 г. со средним расходом 919 м3/с [73].
В связи с коротким сроком наблюдения за жидким стоком по посту Нижний Пяндж (18 лет), для определения вероятности характеристик средних, максимальных и минимальных расходов воды: пришлось прибегнуть к восстановлению и удлинению ряда, наблюдений до 26 лет. В табл. .1.3 приведены значения среднемесячных расходов воды, а в табл. 1.4 вероятностные характеристики среднегодовых наибольших и наименьших расходов воды р.Пяндж в створе Нижний Пяндж.
Общий характер уровенного режима р:Пяндж определяется режимом стока воды, но связь уровней и расходов воды неустойчивая из-за наличия русловых деформаций. В годовом разрезе, наблюдаются до четырех зависимостей Q=f(H), и как правило, наибольшему уровню соответствует наибольший расход воды. В многолетнем разрезе этой зависимости не наблюдается. Так, если наибольший горизонт воды за весь период наблюдений в створе Нижний Пяндж равный 624 см над нулем графика отмечался в 1978 г. при наибольшем расходе воды 3910 м3/с, то наибольший наблюденный расход воды, равный 5420 м3/с, отмечался в 1966 г. при уровне воды 595 см над нулем графика.
Анализ гидрологических данных и изменение отметок дна реки на разных вертикалях.
Гидрогеологическая информация по исследуемому участку р.Пяндж оказалась весьма ограниченной. Гидрологический пост Нижний Пяндж хотя и был открыт только в 1960 г., к измерению расходов воды и наносов приступил лишь в 1965 г. Пост расположен ниже исследуемого участка и как бы замыкает его. Тем самым данные наблюдений по этому посту должны весьма определенно характеризовать происходящие на исследуемом участке переформирования. Менее трех лет впериод 1959-1962 гг. действовал уровенный пост Файзаб ад-Кала.
Для выяснения причин; дважды происшедших, на участке-в XX веке спрямлений русла, целесообразным представлялось проследить за характером изменения водности в этот период. Так как измеренными расходами воды, как уже было сказано, освещен период 1965-1994гг., предпринятые попытки удлинить ряд в сторону еще более раннего периода, прибегнув к поиску постов аналогов и связей стока по Нижнему Пянджу с данными метеонаблюдений, оказались безуспешными. Даже в тех случаях, когда искомые связи в целом проявлялись, их теснота была настолько низкой (разброс эмперических точек достигал амплитуды колебаний среднегодовых значений расходов воды на Нижнем Пяндже за годы наблюдений), что исключала возможность их использования для восстановления рядов.
Таким: образом, период, в течение которого произошло качественное изменение ситуации, показанной на съемке 1904г., остался не освещенным характеристиками стока.
Что касается спрямления русла, происходящего в последние годы, то, судя только по хронологическому графику хода средних за год расходов воды, можно было прийти к выводу об отсутствии связи образования этого спрямления с необычной повышенной водностью. Более того, по восстановленному по методу ВЛ.Шульца [101] ряду, можно видеть, что, несмотря на малую изменчивость среднегодовых расходов воды (Cv = 0,14), в общем характерную для рек с ледниково-снеговым питанием, период 1965-1994гг., отличается от предшествующих трех десятилетий меньшей водностью. Характерным, в период 1965-1994гг., является, в целом монотонный рост среднегодовых значений уровней воды на Нижнем Пяндже. При колеблющейся водности этот факт определенно свидетельствует об однонаправленности русловых переформирований на участке поста, а именно об избыточном поступлении наносов в его пределы, что правомерно связать с, разработкой спрямляющих протоков на вышележащем участке. Поскольку образование спрямлений связано с размывом поверхности поймы и, следовательно, с наличием достаточно развитых пойменных течений, время их естественного появления должно характеризоваться повышенной водностью. Таким образом, остается его искать во внутригодовом распределении стока.
Анализ хода максимальных, за год, расходов воды почти не: оставляет сомнений в том, что спрямления начали формироваться в 1966г. В этом году максимальный расход воды достигал 5420 м3/с, В то время как среднемаксимальный расход, по фактическим данным за 12 лет составляет всего около 3000м3/с. Судя по съемкам русла в 1966 г. развитие получило лишь нижнее, длинное спрямление. Спрямление излучины Шах-Махмут стало интенсивно разрабатываться,. по - видимому, в 1976-78 гг, характерных высокими паводковыми расходами воды - около 4000 м3/с. К тому же наибольший из наблюденных уровней воды отмечен в 1978г., что, надо полагать, обусловлено избыточным выносом материала из спрямлений в сужение долины на участке водопоста.
Особого внимания заслуживает анализ кривых расходов воды. На основе анализа совмещения кривых расходов (рис.2.4) установлено следующее: кривые 1965, 1966 и 1967 гг. параллельны между собой, причем каждая последующая лежит ниже предыдущей; параллельно кривым расходов 1965-1967 гг., но значительно выше их (примерно на 1,0 м), располагаются кривые 1976-1982 г.г. Особое положение занимают кривые 1970-1972 гг. Они оказались более крутыми. При малых расходах воды эти кривые совпадают с кривыми 1965-1967 гг., а при больших 2000-3 000м Vc- выходят на уровень кривых последних лет.
Параллельное смещение кривых расходов свидетельствует об однонаправленных деформациях, русла при неизменном продольном уклоне и неизменной форме поперечного сечения. Сложной перестройкой русла из участка поста скорее всего можно объяснить увеличение крутизны кривых расходов, отмеченное в 1970-1972 г.г.
Принимая во внимание, что на первой стадии разработки спрямлений в протоке содержание взвешенных наносов преимущественно возрастает, а также учитывая время, необходимое для перемещения влекомых наносов, из спрямления на участок поста, несложно увязать установленную дату начала развития спрямлений (1966 г.) и дальнейший его ход с отображенной на рис.2.4. многолетней динамикой кривой расходов. В этой связи можно найти логическое объяснение и некоторому снижению кривой расходов в 1967 г. по сравнению с предыдущим годом и характеру смещений кривой расходов в последующие годы. Интенсивность происходящего, на исследуемом участке р.Пяндж, переформирования хорошо иллюстрируется изменением (во времени) поперечного сечения русла в гидростворе Нижний Пяндж (рис.2.5). Этот рисунок, в совокупности с графиком колебаний отметок дна на различных вертикалях гидроствора, (рис.2.6) дает наглядное представление о русловых формах транспорта влекомых наносов, которые могут быть характеризованы как гряды типа побочней.
Определение параметров устойчивого русла для пропуска руслоформирующих расходов
Гидравлические расчеты; для определения параметров устойчивого русла выполнены по методике известных, в специальной литературе, авторов [4,17,24,31,44,45,49,51,52,75,84], с учетом разбивки всей длины рассматриваемого участка на характерные по гидроморфологическим признакам. Очевидно, что в задачу диссертационной работы входит коренная реконструкция имеющихся научно-производственных и проектных проработок прошлых лет и, на их материале и собственных исследований, проведение планово-высотное регулирование русла с таким расчетом, чтобы новое русло, пропуская руслоформирующие и паводковые потоки обеспечивало сохранность пойменных земель, населенных пунктов, дорог и др. от размывов и затоплений. Расчеты выполнены для следующих характерных расходов: русл оформирующии (расход 5% обеспеченности) - 5180 м3/с; среднепаводковый (расход 50% обеспеченности) - 3470 м3/с; расчетный (расход 3% обеспеченности) - 5540 MVC; проверочный (расход 0,5% обеспеченности) - 6650 м3/с; На основе анализа и обобщения большого материала исследований по взаимодействию водного потока с руслом рек, С.Т.Алтунин [4] предлагает ширину устойчивого русла по урезу воды, проходящих в аллювиальных отложениях единым руслом, определить по формуле: где: By - ширина устойчивого русла, м; А - параметр русла, принимаемый в зависимости от устойчивости участков русла и руслоформирующего расхода от А=1,0 до А-1,5; Qy - руслоформирующий расход 5% обеспеченности равный 5180 м3/с; J - уклон водной поверхности.
Средняя скорость потока для каждого гидроморфологического участка определяется по формуле: где: V - средняя скорость потока, м/с; С - коэффициент скорости, определяемый по формуле: Агроскина И.И. где: п - коэффициент шероховатости русла; R - гидравлический радиус, м. При назначении коэффициента шероховатости «п» использованы практические его значения, полученные по гидропосту Нижний Пяндж при измеренных расходах от 2000 до 4000 MVC. Значение «п» изменялся в пределах 0,022-0,019 при наполнении до 5м. В расчетах принята осредненная величина n = 0,02. Гидравлические расчеты русла по формулам гидравлики задублированы расчетами устойчивого русла по методике С.Т.Алтунина. [4]. В основу этой методики положены условия устойчивости русла в поперечном профиле при соблюдении определенного соотношения между средними скоростями течения и средними глубинами в реке, а также шириной реки по урезу воды. При принятых By, Vcp и Hep и Q и А определялись: где: Vq, - средняя скорость течения, м/с; Hep - средняя глубина, м; Уф - приведенная к единице глубины предельная скорость, при которой русло не размывается, или руслоформирующая скорость потока; а - показатель степени, зависящий от глубины и состава грунтов, для руслоформирующего расхода а = 1/5; Q - расчетный руслоформирующий расход, м/с; Jy - устойчивый уклон (если вычисленный уклон больше среднего уклона поймы, то принимается уклон поймы Jy =J поймы); q - погонный расход, м3/с; а - коэффициент, учитывающий влияние взвешенных наносов: для горных и предгорных участков рек; а=1-.0, для равнинных участков, а = 1.10 - 1.15. Результаты вычислений гидравлических параметров зарегулированного русла по вариантам и расчетным участкам приведены в таблице 3.1 и подтверждают равновеликость вычисленных средних скоростей и глубину устойчивого зарегулированного русла для различных диапазонов расходов по двум методикам расчета.
Разработка мероприятий по мелиоративному улучшению пойменных земель и их сельскохозяйственное использование
При проведении русловыправительных и дноуглубительных работ на всем протяжении участка исследований будет обеспечена защита пойменных земель, населенных пунктов, дорог и другие народнохозяйственные объекты от угрозы ежегодного затопления паводковыми и максимальными водами. На первом участке исследований при ширине поймы составляющей от 2 до 3,5 км и длине ее 4,7 км; при проведении соответствующих мелиоративных мероприятий можно будет осваивать около 400 га пойменных земель на Таджикской территории и почти столько - же на Афганской. На втором участке исследований при ширине поймы доходящей до 4 км и длине около 9 км можно будет осваивать около 600 га пойменных земель на территории Республики Таджикистан и 2000 га на территории Исламская Республика Афганистан. Третий участок представляет самую широкую пойму доходящей местами до 20-32 км и длиной около 40 км. Здесь при правильном проведении планово-высотном регулировании русло р.Пяндж можно будет осваивать около 5600 га пойменных земель на территории Таджикистана и около 15000 га на территории Афганистана. Пойменные земли на всей территории требуют мелиоративных мероприятий-корчевки деревьев и" кустарника, переработки камыша, планировочных работ с рекультивацией почвенного слоя. На орошаемых пойменных землях предусматривается рисово-люцерновые севообороты по схеме 3:1:1 со следующим содержанием культур: рис - 60 %; люцерна - 20 %; зерновые - 20 %. Оросительная норма риса - 26950 м3/га, люцерны - 12350 м3/га, зерновых -9200 м3/га. Максимальная ордината гидромодуля рисового севооборота - 4,69 л/сек/га КПД системы - 0,75; КЗИ - 0,80. Орошение пойменных земель предусматривается самотёком, с забором расхода воды из реки для подвешенной площади. Головной водозабор предусматривается бесплотинного типа и для каждого участка индивидуально. Хозяйственные каналы намечаются в лотках. Пропускная способность каналов подсчитывалась по максимальной ординате: гидромодуля для севооборотного участка подвешенной площади и КПД системы. Внутрихозяйственная сеть запроектирована в лотках.
Расчетные расходы картовых оросителей определялись по максимальной ординате гидромодуля риса для периода первоначального затопления (g 3,93 л/сек/ га), подвешенной площади и увязаны со схемой севооборота. Полевые карты ограничены с одной стороны картовыми оросителями, с другой стороны картовыми сбросами. Карта разделена поперечными валиками на чеки, площадью 6 га. Две оросительные карты образуют поле севооборотного участка. Площадь одного поля; 60 га. Пять полей составляют севооборотный участок. Площадь севооборотного участка равна 300 га. Каждый севооборотный массив имеет свой хозяйственный канал. Дренажная сеть, по аналогу, принята открытой, глубиной 2,5-3 м, междренные расстояния равны 400 м. Сбросная сеть совмещена с дренажной. Модуль дренажно-сбросного стока - g др - 2,47 л/сек/га. Водоприемником сбросных вод служит р.Пяндж. Отвод дренажно- сбросных вод в водоприемник с территории производится самотеком. На всей площади предусматриваются планировочные работы. Прежде чем производить планировку, необходимо раскорчевать деревья и кустарники и убрать за пределы орошаемого массива. Старицы засыпки не подлежат, они в процессе возведения русловыправительных дамб будут замываться речными наносами. Поверхность каждого чека планируется под горизонтальную. При планировочных работах учтена рекультивация почв. Средняя величина сохраняемого слоя 30 см. Вдоль, хозяйственных каналов 1-го порядка проходят эксплуатационные дороги с чёрно-гравийным покрытием. Полевые дороги располагаются вдоль картовых сбросов и хозяйственных каналов младшего порядка. Для защиты орошаемой территории и гидротехнических сооружений от подтопления ливневыми и сбросными водами с вышележащих террас строятся нагорные и отсечные каналы. По границам полей севооборота намечается посадка лесозащитных полос.
