Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Современное состояние берегоукрепительных работ и сельскохозяйственного использования пойменных земель бассейна реки Сухроб 9
1.1. Изученность вопроса и актуальность проблемы
1.2. Физико-географическое условие формирования стока и основные черты гидрологического режима реки Сурхоб 13
1.3. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия формирования русла и поймы реки Сурхоб в предгорных и равнинных участках 23
1.4. Цели и задачи исследований 31
1.5. Место и методика проведения исследований 34
Глава II. Проблема пропуска паводковых и максимальных расходов и взаимодействие их с народнохозяйственными объектами 39
2.1. Существующие типы и технологии берего-укрепительных работ при пропуске паводковых потоков 39
2.2. Теоретические разработки и создание математической модели руслоформирования при проведении дноуглубительных работ . 51
2.3. Технология создания устойчивого русла методом взрыва зарядов на выброс 59
2.4. Расчет параметров устойчивого русла для пропуска руслоформирующих расходов 71
2.4.1. Расчет параметров устойчивого русла 71
2.4.2. Расчет параметров взрыва траншейных зарядов на выброс 85
Глава III. Сельскохозяйственное использование пойменных земель 90
3.1. Технология создания плодородного слоя на пойменных участках рек. 90
3.2. Режимы орошения сельскохозяйственных культур на пойменных землях и выбор культуры сева 97
3.3. Эффективное использование пойменных земель 110
Глава IV. Разработка рекомендаций по результатам исследований и их технико-экономическая эффективность 114
4.1. Разработка рекомендаций по комплексному использованиюводных и земельных ресурсов предгорной и равнинной части реки Сурхоб 118
4.1.1. Использование водных ресурсов 114
4.1.2. Использование земельных ресурсов 118
4.2. Технико-экономические показатели эффективности проводимых мероприятий 123
Выводы и предложения 136
Литература
- Физико-географическое условие формирования стока и основные черты гидрологического режима реки Сурхоб
- Теоретические разработки и создание математической модели руслоформирования при проведении дноуглубительных работ
- Режимы орошения сельскохозяйственных культур на пойменных землях и выбор культуры сева
- Использование водных ресурсов
Введение к работе
Республика Таджикистан наряду с самым высоким темпом роста населения имеет самый низкий темп ввода новых орошаемых земель в сельскохозяйственное использование, отчего имеет самый низкий показатель удельной площади орошаемой пашни на одного жителя -0,10-0,12 га, что в 2 раза меньше нормативной - 0,22-0,23 га.
Возможная площадь прироста орошаемых земель в республике насчитывается немногим более 800 тыс. га, но из-за больших уклонов поверхности, сложности рельефа, просадочных грунтов и каменистости почв их сельскохозяйственное освоение весьма затруднительно и потребует больших средств и времени.
Внутри республики также наблюдается неравномерное распределение существующей орошаемой площади. Так, например, величина показателя удельной площади пашни на одного жителя выше нормативной только в Курган-Тюбинской зоне Хатлонской области - 0,20 га, а в остальных зонах и областях не превышает 0,14-0,15 га. В районах республиканского подчинения этот показатель является самым низким по республике -0,08 га, что является определяющим фактором выравнивания демографической ситуации в стране.
Решению проблемы защиты пойменных земель, населенных пунктов и других народнохозяйственных объектов от наводнений, затоплений и подтоплений паводковыми потоками и, за этот счет увеличения площади орошаемой пашни для развития растениеводства, кормовой базы животноводства, создания фермерских хозяйств и др., посвящается данная диссертационная работа.
Тема диссертации утверждена Ученым советом Таджикского государственного национального университета от 18 апреля 1996 года, протокол №04. Исследования выполнены в соответствии с тематикой научных работ Научно-исследовательского объединения ТаджикНИИГИМ Минводхоза Республики Таджикистан.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Таджикистан, располагаясь в зоне формирования стока Аральского моря (около 40% годового стока Аральского моря или 52,4 км3 воды, по среднемноголетним данным, образуется на территории республики), наряду с высоким темпом роста населения и низким темпом ввода новых орошаемых земель, по сравнению с другими суверенными государствами Центральной Азии, имеет самый низкий показатель удельной площади орошаемой пашни на одного жителя -0,11 - 0,12 га, что в два раза меньше нормативной.
Перспектива развития орошаемого земледелия в республике может быть осуществлена как за счет ирригационного освоения структурно-неустойчивых лессовых территорий, имеющих сложный рельеф поверхности и большие уклоны, куда, зачастую, вода подается насосными станциями, так и за счет защиты и сельскохозяйственного использования пойменных земель, расположенных в предгорных и равнинных участках рек.
При проведении эффективных руслорегулировочных мероприятий отводится угроза затопления и подтопления пойменных земель, населенных пунктов и других народнохозяйственных объектов и одновременно создаются условия развития водного транспорта в этой зоне. Эффективными мероприятиями, взамен традиционных берегозащитных -строительство продольных дамб и шпор - могут быть дноуглубительные и русловыпрямительные работы, выполняемые взрывом траншейных зарядов на выброс. При этом, обеспечивается защита и гарантированное использование пойменных земель под сельскохозяйственные культуры и создаются условия развития водного транспорта, как экономически выгодного и экологически чистого вида, возможно, впервые применяемого в Таджикистане на среднем течении рек.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является создание единого искусственного русла взамен многочисленных рукавов и отмелей, параметры которого позволяют беспрепятственно пропускать паводковые и максимальные расходы, обеспечивают движение водного транспорта, защищают пойменные земли и населенные пункты от затоплений и подтоплений, позволяют гарантированно использовать пойменные земли под сельскохозяйственные культуры.
Для достижения этой цели необходимо решение следующих задач: - изучение и обобщение материалов научно-исследовательских, проектных, строительных и эксплуатационных организаций по современному состоянию берегоукрепительных работ и сельскохозяйственному использованию пойменных земель по реке Сурхоб; изучение инженерно-геологических и гидрогеологических условий формирования русловой и пойменной части р. Сурхоб в ее предгорной и равнинной части; теоретические разработки и создание математической модели руслоформирования при проведении дноуглубительных работ; - изучение гидрологического режима реки Сурхоб и физико- географических условий формирования ее стока; разработка мероприятий по направленному регулированию русла реки Сурхоб в ее предгорной и равнинной части; защита пойменных земель от ежегодных затоплений и разработка технологии создания почвенного слоя на них; разработка режимов орошения сельскохозяйственных культур на пойменных землях этой зоны и выбор эффективной культуры сева.
Объект и методика исследований. Объектом исследований являлся русло, русловые и пойменные участки предгорной и равнинной части реки Сурхоб, имеющие средние уклоны водной поверхности от 0,007 до 0,0035 (по течению), сложенные валунно-галечниковыми отложениями с песчаным заполнителем. Этот участок от железобетонного моста дороги Таджикабад -Джиргиталь до железобетонного моста при входе в пгт Гарм характерен для многих рек Таджикистана (Вахш, Пяндж, Кафирниган и др.) по своим инженерно-геологическим, гидрогеологическим, гидрологическим, почвенно-мелиоративным и другим условиям, и при всестороннем изучении его были использованы, кроме собственных исследований, материалы проектных разработок института Таджикгипроводхоз и ХРПГ «Мелиорация» Минводхоза Республики Таджикистан при составлении рабочих проектов берегоукрепительных работ.
Решение комплекса задач по регулированию русла реки, защите пойменных земель и их сельскохозяйственного использования осуществлялось на основе критического обзора и анализа имеющихся в современной научно-технической литературе материалов, данных проектных, строительных и эксплуатационных организаций, картографического материала, опытно-производственных экспери-ментов и других.
Научная новизна. На основании теоретических разработок и экспериментальных исследований разработаны мероприятия по комплексному использованию водных и земельных ресурсов в предгорной и равнинной части реки Сурхоб. В частности: определены оптимальные параметры искусственного устойчивого русла, позволяющие беспрепятственный пропуск руслоформирующих паводковых и максимальных потоков; разработана технология создания устойчивого русла методом траншейных зарядов на выброс при двух - трех и многорядном расположении ВВ. Определены параметры взрыва и потребное количество ВВ на единицу длины искусственного русла при дноуглубительных и русловыпрямительных работах; разработана технология создания плодородного слоя на пойменных участках рек путем осаждения взвешенных наносов, приносимые паводковыми водами; - разработаны режимы орошения сельскохозяйственных культур на пойменных землях предгорной и равнинной части реки Сурхоб. В качестве основной сельскохозяйственной культуры рекомендован рис; - обоснованы целесообразность и применимость водного транспорта на предгорных и равнинных участках рек при проведении руслорегулировочных мероприятий и направлению потока единым руслом.
Практическая ценность. Разработанная математическая модель руслоформирования и технология создания искусственного русла посредством траншейных зарядов на выброс, позволяет развивать водный транспорт разных классов, защитить населенные пункты, дороги и другие народнохозяйственные объекты от ежегодных размывов, затоплений и подтоплений, а освободившиеся пойменные земли от затопления, гарантированно использовать под сельскохозяйственные культуры.
На защиту выносится: совершенно иной, отличающийся от традиционного, подход к строительству берегозащитных сооружений на предгорных и равнинных участках рек; теоретическое обоснование выбора оптимальных параметров искусственного русла реки, способное пропустить водный поток единым руслом, применить водный транспорт, защитить пойменные земли, населенные пункты и др. от размывов, наводнений и подтоплений паводковыми водами; технология создания почвенного слоя на пойменных землях свободным отложением взвешенных наносов, приносимые паводочной водой; - целесообразность применения культуры риса для агроклиматических условий исследуемой территории.
Реализация работы. Путем свободного осаждения взвешенных наносов, за паводочные сезоны 1995 - 1996 годов создан почвенный плодородный слой на десяти гектарах ранее пустующих пойменных землях дехканского хозяйства «Фируз» Таджикабадского района, которые в 1997 -1999 гг. были засеяны картофелем, пшеницей, люцерной, овощами и эспарцетом.
Апробация работы. Основные положения и материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на: международном симпозиуме «Эффективная защита и использование природных ресурсов горных регионов» (Душанбе, 1997); научно-методических конференциях преподавателей и аспирантов Таджикского государственного национального университета и Таджикского государственного педагогического университета, на заседаниях кафедры Инженерной геологии и гидрогеологии ТГНУ и др.
Публикация. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, которые приводятся в конце автореферата.
Состав работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и предложения, списков использованной литературы из 116 наименований. Работа изложена на 154 стр. компьютерного текста, содержит 21 таблицу, 15 рисунков и 2 фото.
Физико-географическое условие формирования стока и основные черты гидрологического режима реки Сурхоб
Горно-предгорная зона характеризуется возвышенностями, ограничивающие межгорные впадины, принимающие сток талых и дождевых вод бассейнов рек: в них происходит накопление или транзит водными массами продуктов выветривания горных пород. Эти образования создают сложную систему малых рек, объединяющихся в притоки основных рек. Горные цепи влияют на характер движения воздушных масс и на климат горно-предгорной зоны, размещенной на отметках 500 - 7 000 метров над уровнем моря, которыми обуславливаются зональность климата от жаркого до близкого к арктическому. Этими факторами определяются интенсивные процессы выветривания и эрозии горных пород. По характеру водного баланса в горно-предгорной зоне М.Н. Большаков [15] и В.Л. Шульц [110] выделяют две области: образования и рассеивания. Реки в области формирования стока обладают большим уклоном (0,1-0,2), для которых характерны перемещение большого количества крупных речных наносов. Зарождающиеся в высокогорной зоне реки питаются, главным образом, талыми водами снегов и ледников. Область рассеивания стока распространяется ниже подножия горных образований, в зоне предгорных и долинных аллювиальных равнин. Уклоны уменьшаются до 0,01 и ниже. Рассеивание стока происходит за счет инфильтрации воды в толщу аллювиальных отложений, испарения с водной поверхности и хозяйственного использования стока. Этим, а также резким уменьшением уклонов, расчленением на рукава и притоки, обуславливается значительное уменьшение транспортирующей способности потоков в области рассеивания, чем вызвана сортировка и отложение речных наносов, образование широких пойм и блуждание речных потоков.
Оро-гидрографические особенности бассейнов отдельных речных систем, влияя на размер и режимы жидкого стока, сказываются на эрозионных процессах бассейна реки и, следовательно, должны отражаться на методах и объемах лесомелиоративных и инженерных работ, связанных с задержанием наносов, борьбой с селевыми явлениями, освоением пойменных земель и т.д. Рассматривая вопрос о регулировании русел рек, необходимо прежде всего определиться в естественных факторах руслообразования, определяющих морфологические элементы потока и русла. Главнейшие характеристики рек - это морфологические элементы потока и русла: ширина, глубина, форма и площадь поперечного сечения, скорость течения, уклон водной поверхности, транспортирующая способность потока, шаг и кривизна излучины (меандр) и др. Эти элементы конкретны для каждого участка реки. Они сформировались как результат длительных русловых процессов в условиях взаимодействия потока с наносами и русла. Русло задает потоку глубину, форму, скорость течения и другие элементы, и этим влияет на поток. Поток, в свою очередь, может размывать и заносить наносами русло и формировать его.
Взаимодействие потока и русла происходит по принципу саморегулирующегося природного механизма, который под влиянием внешних причинных факторов (водоносность реки, гранулометрический состав наносов, ограничивающие условия и др.) выбирает единственный возможный режим, характеризующийся равномерным состоянием систем (устойчивостью), а также наименьшими затратами энергии. Ограничивающие условия - это третий причинный фактор руслообразующих процессов. Формирование русла в результате взаимодействия водного потока и наносов - это свободное формирование.
Часто берега или дно реки сложены трудноразмываемыми грунтами (что характерно для русла реки Сурхоб). Это условие приводит к формированию русла в стесненных условиях. Естественно, что в этом случае морфологические элементы потока и русла могут отличаться от таких же при свободном формировании. Ограничивающие условия создают также искусственные сооружения (мосты, дамбы, шпоры, водозаборные сооружения и др.) и растительность (травянистая, кустарниковая, древесная). В условиях средних и малых рек береговая растительность оказывает сильнейшее ограничивающее воздействие и влияет на морфологические элементы потока и русла.
К настоящему времени накоплен большой опыт проектирования и строительства регулировочных, берегозащитных сооружений, основанный на трудах Е.А.Замарина [39], М.М.Гришина [26], И.В.Егиазарова [33], И.И.Леви [64, 65], А.Н.Рустамова [91], и др. Трудами М.А.Великанова [18], В.Н.Гончарова [27], С.В.Избаша [44], И.И.Леви [64, 65], Н.И.Маккавеева [67], С.Т.Алтунина [4], А.В.Караушева [46], К.В.Гришанина [28], К.Ф.Артамонова [8], Р.С.Чалова [107], Г.В.Железнякова [34, 35], Н.А.Ржаницына [89 ]и др. значительно расширены теоретические знания сложных явлений движения наносов, эрозии русел, русловых процессов и морфологических характеристик речных потоков, разработаны методы и приемы управления русловыми потоками.
Немаловажное значение в освоении пойменных земель приобретает учет основных факторов, влияющих на компоновку регулировочных сооружений, выполняющих основную роль в этом процессе. Учитывая вышеизложенное, можно наметить факторы, влияющие на состав и компоновку регулировочных сооружений: морфологические характеристики участка реки играют главную роль при выборе плановых форм русла и его сжатия сооружениями (радиус кривизны, устойчивая ширина и т.п.). Взаимосвязь между расходами воды, глубиной потока, крупности наносов и др. определяют собой высотное положение частей сооружений (заглубление основания крепления и отметки верха дамбы) на регулируемом участке русла; блуждание русла реки и наличие рукавов оказывают значительное влияние на плановую компоновку сооружений в начале сжимаемого участка русла (раструба) и по его длине, когда в расчете на интенсивно перемещающиеся свалы потока приходится более учащенно расставлять сооружения; на криволинейных участках вдоль вогнутых берегов поперечные сооружения расставляются ближе друг к другу, основание их крепления заглубляется больше по сравнению с сооружениями у выпуклых берегов (последнее относится также к продольным сооружениям); в подводящих руслах высота сооружений должна быть рассчитана на повышение горизонтов воды в результате завала бефа наносами и при шугоаккумулировании; в отводящих руслах основание сооружений закладывается в расчете на понижение дна при общем размыве, а верх сооружений должен быть выше уровня воды, ожидаемого при завале бефа наносами; строительство сооружений, в целях экономии и во избежание ошибок, целесообразно выполнять очередями, возводя сначала сооружения, наиболее эффективные с точки зрения намеченных мероприятий, а в дальнейшем, по мере изменения русловой обстановки - дополнительные сооружения, усиливающие роль построенных в первую очередь. Важно, чтобы компоновка всех сооружений была единой, взаимно увязанной при проектных проработках; плановые и высотные формы регулируемого русла на илоносных реках должны приниматься с учетом внезапности и своеобразия селевой массы (большие свалы потока к вогнутым берегам, крутых излучин, большие поперечные уклоны потока и т.п.), а также возможного завала подпертых бефов селевой массы и прорыв в обход сооружений ; качество местных грунтов, каменного и других строительных материалов, влияет на конструктивные формы регулировочных сооружений и компоновку.
Теоретические разработки и создание математической модели руслоформирования при проведении дноуглубительных работ
Приведенные в предыдущем параграфе мероприятия по защите пойменных земель, населенных пунктов, дорог и других народнохозяйственных объектов от разрушительного действия паводковых потоков являются очень громоздкими и не всегда выправляют положение. Особенно на разветвленных участках рек и при наличии большого числа рукавов, применение продольных дамб в сочетании с поперечными шпорами в качестве берегозащитных сооружений становится экономически неэффективным и технологически трудновыполнимым.
В таких случаях, учитывая острый дефицит мощной землеройной техники и горюче-смазочных материалов (все это предметы импорта для нашей республики), целесообразно взамен традиционных мероприятий по защите народнохозяйственных объектов от наводнений и затоплений паводковыми водами провести дноуглубительные работы, направленные на создание искусственного устойчивого русла с отметками горизонта воды ниже отметок пойменных земель и развития судоходства на предгорных и равнинных участках рек.
Для получения наибольшего эффекта от проведения дноуглубительных работ, необходимо максимальное использование руслоформирующей деятельности речного потока. Этого можно добиваться при правильном подборе трассы фарватера, установление сроков проведения работ и соответствия методики дноуглубления русловому режиму реки.
Дноуглубительные работы для создания условия судоходства можно выполнить посредством выпрямительных работ, заключающихся в строительстве сооружений, влияющих на гидравлическую структуру потока, движению наносов и устойчивость берегов с максимальным использованием деятельности самой реки. Ее можно провести увеличением размеров искусственного русла механизированным удалением грунта из ложи и пути судоходства.
Благоприятным естественным условием для применения выправительных работ являются участки рек с односторонней поймой, противоположный (к пойме) берег которой сложен трудноразмываемыми породами. На предгорных и равнинных участках рек, где уклоны значительно уменьшаются, вследствие чего резко снижается транспортирующая способность потока, дноуглубительные работы с целью создания искусственного русла и обеспечения судоходства наряду с защитой пойменных земель и других народнохозяйственных объектов от разрушения высокими водами можно выполнить посредством взрывов на выброс траншейными зарядами на необходимую глубину. Создание оптимального уклона дна выработки обеспечивает условия незаиляющих и неразмывающих скоростей течения по новому искусственному руслу.
Дноуглубительные работы взрывом на выброс траншейными зарядами можно применить как выборочно-выправительные на отдельных участках рек для увеличения глубины и ширины русла, так и на участках сложных сопряженных разветвлений для обеспечения максимальной концентрации потока в единое русло.
Вертикальные координаты дна канала и свободной поверхности потока, отсчитываемые от горизонтальной оси х, обозначаются через Z(x) и Н(х), причем за положительное направление отсчета величины Z берется направление по вертикали вниз, а для Н-направления - по вертикали вверх. Таким образом, h=H+Z. Ширина свободной поверхности в любом сечении потока обозначается через В.
Вывод дифференциальных уравнений течений неоднородных жидкостей (жидкости насыщенные наносами при прохождении паводковых потоков) в открытых руслах опирается на законы сохранения массы и количества движения, которые не отличаются существенно от теории, изложенной в основах гидромеханики на базе известных в механике принципов. Однако, для нашего случая, наряду с силой тяжести могут возникать другие условия, например, русло по длине может иметь переменное поперечное сечение, очень большую ширину по сравнению с глубиной, параболические откосы с прямоугольным широким дном и т.д. В Рис. 2-3. Основные морфомвтриуески-е характеристики потока и русла. связи с этим теория течений неоднородных жидкостей в открытых руслах также может развиваться по другому.
Для вывода дифференциальных уравнений течений в открытых руслах, принимаем следующие допущения [78]: - давление в воде подчиняется гидростатическому закону; - уклон русла реки мал; - движение жидкости одномерное с постоянной скоростью в пределах каждого поперечного сечения; - свободная поверхность воды принимается горизонтальной в каждом поперечном сечении; - влияние трения и турбулентности учитываются введением силы сопротивления, зависящей от квадрата скорости и глубины потока.
Режимы орошения сельскохозяйственных культур на пойменных землях и выбор культуры сева
Рассматриваемая, в диссертации, территория относится к VII гидромодульному району - мощные песчаные и супесчаные, а также мало- и среднемощные разного гранулометрического состава почвы и третьей почвенно гидрогеологической области - гидроморфная, с глубиной залегания уровня грунтовых вод до 1 - 2 м. Запас влаги при ППВ в слое 0 -100 см равна 1532м3/га. Почвообразующими породами являются аллювиально-галечниковые отложения. Большое распространение имеют горно-коричневые почвы, по механическому составу, в основном, легкосуглинистые и песчаные. Климат данной территории характеризуется резкой континентальностью: холодная зима и жаркое лето.
Среднегодовая температура воздуха составляет 10,7С Самый холодный месяц в году - январь с абсолютным миниму-мом до -32С. Абсолютный максимум приходится на июль - август месяцы, когда температура воздуха повышается до 40С. Лето жаркое и продолжительное.
Среднемесячные значения температуры почвы изменяются от -6 до +30С, а средний максимум +62С, средний минимум температуры поверхности почвы в течение года изменяется от -13С до 12С. Атмосферные осадки в течение года распределены не равномерно. Основная масса осадков выпадает в холодный период с декабря по апрель. Максимум приходится на март и составляет около 144 мм. В летнее время осадков выпадает очень мало. Годовая сумма осадков составляет 837 мм. Из общей суммы годовых осадков 52% выпадает в жидком виде, 33% - в твердом и 15% - в смешанном. По химическому составу воды р. Сурхоб имеют хлоридно-кальциевый тип засоления в меженный период года и сульфатно-кальциевый в паводок. Минерализация воды в р. Сурхоб в течение года изменяется от 826 мг/л - в межень до 324 мг/л - в паводок. Вода р. Сурхоб пригодна для орошения сельскохозяйственных культур. По величине ирригационного коэффициента в начале вегетации качество воды удовлетворительное, а остальной период вегетации (май - сентябрь) - хорошее.
В настоящее время, ранее освоенные земли I террасы р. Сурхоб на территории с-за К. Федина Таджикабадского района с созданием плодородного слоя путем завоза грунта транспортными средствами из глинистого карьера, находящегося в 10 км восточнее массива орошения, используются под посевы люцерны, картофеля, кукурузы и бобово-злаковых сельскохозяйственных культур. На массиве орошения площадью 465 га нетто принята 6-ти польная система севооборота, где 50% площади отведены под люцерну, 33,3% - под картофель и 16,7% - под кукурузу.
Средний уклон местности 0,0045, а почвы после землевания легкие суглинки и супеси, с водопроницаемостью 0,1 л/с на 100 м борозды. Разработанный режим орошения сельскохозяйственных культур для этой зоны (VII гидромодульный район и III почвенно-гидрогеологическая область) [28] приводится ниже в табл 3.6.
Анализ данных таблицы 3.7 показывает, что для подачи воды на орошаемый массив площадью 572 га брутто (465 га нетто), необходимо строительство оросительного канала на форсированный расход 0,366м3/с. За поливной сезон для орошения, приведенных выше, сельскохозяйственных культур потребуется подачи 2488 тыс. м3.
Рис на одном и том же поле можно возделывать два-три года подряд, однако в ней ухудшается прохождение биохимических процессов, понижается жизнедеятельность аэробных микробов, распространяются специфические засорители, болезни и другие, в результате чего резко снижается плодородие почвы и урожайность риса. Поэтому рис необходимо выращивать в севообороте, чередовать с другими культурами, способными повышать плодородие почвы и подавлять сорняки [47].
Использование водных ресурсов
Как было отмечено в задачах исследований и главе II диссертации для пропуска паводковых потоков и защиты народнохозяйственных объектов от затоплений и наводнений необходимо создание искусственного русла, параметры которого отвечали бы определенным требованиям. В настоящее время такое русло создается посредством продольных дамб и шпор или путем защиты и крепления берегов рек. Эти мероприятия не всегда являются эффективными из-за неоправданно больших расстояний между продольными дамбами при двухсторонних поймах и большого расстояния между берегом и дамбой при односторонней пойме. Кроме того, продольные дамбы строятся больших размеров и распластаны по пойме, что уменьшает площадь использования пойм. Из-за указанных выше причин, предгорная и долинная части большинства крупных рек Таджикистана, и, в частности реки Сурхоб, практически не используются для судоходства.
В связи с этим, приведенные в п.2.2 теоретические разработки и в п. 2.3 технология создания искусственного русла реки в предгорных и равнинных участках рек направлены на решение очень актуальной проблемы для малоземельной Республики Таджикистан - эффективной защите населенных пунктов, дорог и других народнохозяйственных объектов от разрушительного действия водного потока с одновременным привлечением пойменных земель в сельскохозяйственное использование, а при проведении эффективных руслорегулировочных мероприятий использование водных ресурсов для развития водного транспорта, очень необходимого и целесообразного в нашей республике в настоящее время.
Под эффективным руслорегулировочным мероприятием понимается проведение дноуглубительных и русловыпрямительных работ с целью создания единого искусственного русла, рассчитанного на пропуск руслорегулирующих расходов и способного для движения речного транспорта (катеров, лодок, судов и др.)
В отличие от традиционных мероприятий (продольные дамбы и шпоры, разработка грунта механизмами и др.), в данной работе предполагается проведение дноуглубительных и русловыпрямительных работ осуществлять при помощи взрывов ВВ на выброс. Из всех разновидностей методов взрывания, для создания профильной выемки нужных размеров (глубины, ширины по верху, уклон и др.), наиболее подходящими является метод взрыва траншейных зарядов на выброс, технология выполнения которого приведена в п. 2.3. Для создания искусственного русла нужных размеров и формы рекомендуется придерживаться следующей последовательности: 1. Основываясь на предположении, что масса слоя воды определенной плотности и объема при перемещении вдоль потока по руслу изменяется только за счет возможного притока или оттока от берегов реки с удельным погонным расходом pq, составляем уравнение неразрывности (2.2). Для того же объема жидкости составляем уравнение движения массы (2.6). Произведя определенные преобразования и принимая допущения об одномерном движении жидкости при малых уклонах русла реки, а для очень широких русел, принимая равным значения гидравлического радиуса и глубины потока, составляем основные уравнения движения неоднородных (бингамовских) жидкостей в открытых руслах при прохождении руслоформирующих и паводковых потоков (2.10); 2. По зависимости (2.5і) для пропуска руслоформирующего расхода 10% обеспеченности определяем ширину устойчивого русла для конкретных участков реки, имеющих определенные уклоны поверхности водного потока; 3. Для русел с гравийно-галечниковыми грунтами, принимая руслоформирующий расход определенной обеспеченности, определяем средние скорости течения по (2.43) при различных глубинах водного потока, размывающие и заиляющие скорости течения при расходах разной обеспеченности по (2.4?) и все эти значения скоростей сопоставляем с руслоформирующим. При выполнении условия (2.46), считаем параметры искусственного русла для конкретных участков и пропуска руслоформирующего расхода определены правильно. То есть, при этих параметрах и скоростях обеспечивается транзит всех наносов и при этом не происходит размыв искусственного русла реки; 4. Определяем критическую скорость по (2.53) для разных глубин водного потока. Если значение критической скорости движения судов, катеров, моторных лодок и др. будут большими, чем значения средней скорости потока (условия 2.52), то это свидетельствует о приемлемости развития водного транспорта на этих участках искусственного русла реки. То есть протекая единым руслом, река обеспечивает условия судоходства.
При этом форма и параметры живого сечения русла должны отвечать определенным требованиям условий судоходства, изложенным в п. 2.4.1 5. После того, когда параметры искусственного русла реки (глубина потока, ширина русла, уклон) и направление движения потока в плане определены, можно наметить участки реки (или отрезки участка реки), где проводятся дноуглубительные работы по всей ширине искусственного русла или русловыпрямительные работы на отдельных ее отрезках. При проведении дноуглубительных работ взрывом траншейных зарядов на выброс, поверхность предполагаемой ширины искусственного русла выравнивается механизмами (создается полотно) и намечаются трассы траншейных зарядов на всей ширине. Определяется очередность проведения взрывных работ, глубина расположения зарядов ВВ на выброс и масса траншейного заряда.
Практика проведения взрывных работ на гидромелиоративных и водохозяйственных объектах свидетельствует о целесообразности применения количества траншейных зарядов не более трех рядов, так как при большем числе рядов эффективность взрыва снижается. При трехрядном расположении (см. рис 2.5), центральный ряд траншейных зарядов располагается ниже крайних на 15 - 20% и взрывается с секундным или миллисекундным интервалом замедления. Разработанный грунт траншейным взрывом на выброс укладывается по обе стороны профильной выемки и при необходимости проводится доработка грунта ложи русла механизмами. Возможна разработка грунта траншейными зарядами и при большем числе рядов. В этом случае сначала взрываются крайние ряды (по одному или два) на необходимую глубину, зависящую от коэффициента заложения откосов (т), а затем все три центральные ряда, установленные на глубине 0,8 Н (Н- глубина выемки). 6. Определяющим условием применения траншейных зарядов на выброс является максимальная глубина траншеи, обеспечиваемая экскаватором или траншеекопателем принятого типа. Глубина расположения зарядов ВВ зависит от глубины выемки и для центральных рядов принимается равным 0,8Н, а для крайних вспомогательных рядов 0,55Н; 7. Массу траншейного заряда на выброс для глубин выемки не превышающей 5 - 6м определяем по (2.28). Значения некоторых показателей, приведенных в этой формуле и зависящей от вида ВВ и состояния грунтов, приводятся в п. 2.4.2.
