Содержание к диссертации
Введение
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.1. Современное состояние проектирования и исследований мелиоративных водохранилищ в горных условиях 10
1.2. Основные методы прогноза заиления водохранилищ 21
2. СОСТАВ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Основные задачи исследований 41
2.2. Методика и краткое содержание исследований 43
2.3. Оценка точности и достоверности выполненных работ 52
3. ВОДОХРАНИЛИЩА И ТВЕРДЫЙ СТОК РЕК УКРАИНСКИХ КАРПАТ
3.1. Водохранилища Украинских Карпат и их роль в мелиорации земель 55
3.2. Изученность заиления водохранилищ Украинских Карпат 61
3.3. Уровенный режим и переработка берегов 70
3.4. Взвешенные и влекомые наносы и донные отложения рек Украинских Карпат 79
4. НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАИЛЕНИЯ ВОДОХРАНИЛИЩ
4.1. Теребле-Рикское водохранилище 100
4.2. Чечвинское водохранилище 113
4.3. Стебниковское водохранилище 119
4.4. Завадовское водохранилище 123
4.5. Малые водохранилища в верховьях бассейнов рек Теребля, Черная Тиса и Быстрица-Надворнянская 128
4.6. Обобщение результатов натурных исследований 139
5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Методика расчета заиления водохранилищ 161
5.2. Технико-экономическая эффективность результатов исследований 168
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ 176
ЛИТЕРАТУРА 179
ПРИЛОЖЕНИЯ:
Ш I 193
Ш 2 199
Ш 3 205
- Современное состояние проектирования и исследований мелиоративных водохранилищ в горных условиях
- Методика и краткое содержание исследований
- Водохранилища Украинских Карпат и их роль в мелиорации земель
- Теребле-Рикское водохранилище
- Методика расчета заиления водохранилищ
Современное состояние проектирования и исследований мелиоративных водохранилищ в горных условиях
В регионе Карпат, где пригодных сельскохозяйственных земель на душу населения приходится меньше, чем в среднем по республике, сооружение водохранилищ будет осуществляться в горной зоне, где затапливается меньше земель и продуктивность их значительно ниже, чем на равнине. Кроме того, при сооружении горных водохранилищ отпадает вопрос о механической подачи воды на орошение и увлажнение. Негативная сторона данного вопроса - повышенный твердый сток горных рек, который слабо изучен, особенно сток влекомых наносов. Это относится не только к Карпатам, но и для всего Союза.
Для проектирования мертвого объема необходимы достоверные данные по твердому стоку и надежный прогноз заиления водохранилища [зз, 84 и др.] . Поэтому для совершенствования методов проектирования мелиоративных водохранилищ в горных условиях Карпат необходимо уточнить данные по твердому стоку этого региона, и на основе их обобщения выполнить прогноз заиления водохранилищ. В связи в этим ниже в обзоре литературы остановимся на этих вопросах.
Наибольшее заиление водохранилищ в нашей республике имеет место в южных горных и предгорных районах Закавказья, Северного Кавказа, Средней Азии, Карпат и др.
Р.Б.Тарвердиев [ill] , Д.М,Сулейманов и Э.А.Мкртчян рОб] показали особенности формирования донных отложений одного из крупнейших в Закавказье Мингечаурского водохранилища (площадь зеркала 626 гаг). Формирование отложений происходит за счет поступления твердого стока рек Куры и Алазани и материала от разрушения берегов. Донные отложения распологаются в чаше водохранилища слоем 0,5...6,0 м.
Г.А.Геворкян и В.Н.Жамогорцян [l9] , исследовав заиление Ахпаринское водохранилище (р.Раз дан) І отметили, что отложения наносов в 3 раза превышают проектные прогнозы.
В работе Ю.А.Ибад-Заде и др. [38] даны результаты исследования заиления малых водохранилищ АзССР, сток наносов в которых определялся суммарным способом.
Натурные исследования заиления горных водохранилищ Грузии приводятся Л.Г.Гвелесиани и Н.П.Шмальцелем [17, 18] .
Большую работу по изучению твердого стока рек Черномрско-го побережья Кавказа провели Г.Н.Хмаладзе [.126, 127] и П.А.Шат-берашвили [134] , а заилению горных водохранилищ Грузии Н.Г.Ва-разашвили [ю] и Г.СМетревели [64] .
Методика и краткое содержание исследований
Объекты натурных исследований выбраны на основе анализа материалов проведенных нами в 1972-1975 г.г. обследований водохранилищ Украинских Карпат (44 объекта) с целью изучения их состояния, условий эксплуатации и отбора наиболее характерных для дальнейших исследований. Отобрано 4 относительно крупные водохранилища: Теребле-Рикское на р.Теребля, Чечвинское на р.Чечва, Стебниковское на р.Клодница и Завадовское на р.Стрый (объемом 24,2...0,82 млн./м3) и 6 малых: Клаузе на р.Озерянка, Фульевец на р.Озерянка, Слобода на р.Слобода, Песье на р.Песья, Довжина на р.Довжина и Озирне на руч.Озирныи. Первые три крупные водохраг нилища являются идеальными отстойниками, задерживающими все влекомые наносы и частично взвешенные; Завадовское водохранилище русловое и характерно компановкой водосбросного фронта, который при правильной эксплуатации обеспечивает незаиляемость верхнего бьефа в течение длительного периода времени. Первые два водохранилища являются в настоящее время самыми крупными в Украинских Карпатах.
Для выполнения натурных исследований на водохранилищах устанавливались закрепительные знаки на промерных створах по обеим берегам. Предварительно проводилось детальное обследование, определялось количество и направление промерных створов; отыскание исходных реперов для высотной привязки. Количество промерных створов и густота промерных точек на них определялись величиной и глубиной водохранилища по имеющимся рекомендациям [ 61 ] .
На каждом водохранилище устанавливалось не менее одного репера (чугунная свая, длина 1,8 м, закапывалась в грунт на глубину 1,4...1,5 м). Как правило, репера являлись закрепительными знаками первого промерного створа. По промерным створам проводились замеры глубин для определения величины заиления. По расстояниям от закрепительных знаков до уреза воды определялось состояние береговой линии и переформирование берегов. К закрепительным створным знакам осуществлялась плановая и высотная привязка всех геологических выработок (шурфы, места отбора проб отложений).
Водохранилища Украинских Карпат и их роль в мелиорации земель
Украинские Карпаты, занимая около 6% территории УССР, дают в среднем по водности году речной сток около 13,6 км3, что соот-ветсвует более 30% общего стока формирующегося на Украине. Это объясняется обилием осадков (норма среднего года свыше 800 мм) и высоким коэффициентом стока (0,48). В горных районах Карпат среднегодовой модуль стока составляет 10.. .30 л/с шг, достигая максимальных значений 30...38 л/с га/г для рек Закарпатья и 40...47 л/с км для рек Предкарпатья [52] . Однако, распределение стока рек Карпат имеет неравномерность как в многолетнем, так и в внут-ригодовом разрезе. В многоводные годы сток рек в 1,5...2,5 раза выше, а в маловодные в 2,0...2,5 раза меньше, чем в средние по водности годы. В течение года 96...98% стока проходит во время весеннего половодья и дождевых паводков, которые наблюдаются в любое время года.
Несмотря на то, что значительная часть земель региона Украинских Карпат находится в условиях избыточного увлажнения и для получения высоких гарантированных урожаев сельскохозяйственных культур требуется проведение осушительных мелиорации, в отдельные засушливые годы или периоды необходимо орошение сельскохозяйственных культур. На окультуренных почвах надо производить 2...5 поливов в год по 500-600 м3/га каждый с оросительной нормой 1000-3000 м3/га, а на неокультуренных - 3...8 поливов по 400-600 м3/га с оросительной нормой 1500-4000 м3/га.
Орошение предусматривается на массивах расположенных вблизи промышленных центров и крупных населенных пунктов: Ивано-Франковск, Коломия, Калуш, Стрый, Дрогобич, Ужгород, Мукачево, Хуст, Берегово, Виноградово и др.
Большое значение в регионе занимает двустороннее регулирование на осушенных торфоболотних почвах. В результате произведенных расчетов Укргипроводхозом установлено, что для получения сред-невысоких урожаев на минеральных и торфяных почвах необходимо искусственное увлажнение земель с оросительной нормой в среднесухом году 1% обеспеченности, равной 1200...1500 м3/га.
Наиболее напряженная часть поливного периода приходится на июль месяц, при этом максимальная ордината графика гидромодуля составляет 0,2 л/с на га, что не всегда будет обеспечиваться в межень водотоком в естественных условиях, т.е. без регулирования стока.
Все вышесказанное говорит за то, что рациональное использование водных ресурсов требует необходимости регулирования стока рек. Мелиорация земель, защита мелиоративных систем от паводков, сельскохозяйственное водоснабжение связаны с необходимостью сооружения большого числа водохранилищ комплексного назначения, преимущественно в горной зоне, т.к. здесь затапливается меньше земель и продуктивность их значительно ниже, чем на равнинной территории.
Теребле-Рикское водохранилище
Это крупнейшее в настоящее время водохранилище Украинских Карпат, сооруженное на р.Теребля в 1956 г. Расчетный среднегодовой расход воды - 12 м3/с, расчетный максимальный: 10$ обеспеченности - 225, 1 -540 и 0,1 - 720 м3/с (по проекту).
Основные сооррсения гидроузла: (рис.4.1) плотина гравитационная бетонная ( h =45 м), выполнена водосливной (центральная часть - 120 м, максимальный удельный расходь- 6,5 иг/с), донный водовыпуск - металлическая труба в теле плотины; водоприемник де-ревационного тунеля (расчетный расход - 18 м3/с), трубопровод (длина 350 м) и короткий отводящий канал для сброса воды [_ 11,12]
Плотина расположена в горной местности в 8 км ниже по течению от гидрологического поста р.Теребля-с.Колочава, материалы которого использованы для гидрологических характеристик (коэффициент приточности между створами поста и плотины - 1,14).
Нами проведены натурные исследования по заилению водохранилища 2 раза (1975 г. и 1979 г.). Для промерных работ восстановлены 29 промерных створов, разбитых ранее, и оборудовано 2 новых. Общая протяженность исследуемого участка составила 4,85 км, площадь живого сечения при НПУ на последнем створе - 55 wr. Работы выполнились в сжатые сроки при низкой межени на реке и частично сработанном водохранилище, уровни в котором были на 10-13 м ниже НПУ. Это дало возможность отобрать пробы донных отложений. Все натурные исследования выполнялись согласно методике, изложенной в главе 2.
Одним из основных факторов, определяющих заиление водохранилищ, является их наносоудерживающая способность, вопрос которой для водохранилищ Карпат до настоящего времени остается открытым, в специальной литературе Ql6, 128] он освещен слабо. Наносоудер-живающая способность каждого водохранилища - индивидуальна и определяется его относительной емкостью, строение чаши и режимом его работы, составом твердого стока и гидравлическими характеристиками потока на входном и выходном створах, обуславливающейся конструкцией водоспускных и водосбросных сооружений. При расчете заиления Теребле-Рикского водохранилища нами сделана попытка определения наносоудерживающей способности.
Методика расчета заиления водохранилищ
Исходя из результатов наших натурных исследований и составления расчетов по различным методам, предлагается следующий уточненный метод прогноза заиления горных и предгорных водохранилищ (для условий рек Украинских Карпат), в основу которого положен метод В.С.Лапшенкова, рекомендуемый "Указаниями", но имеющий теперь ряд уточнений на основе результатов проведенных натурных исследований заиления водохранилищ на реках Украинских Карпат.
Ввиду черезвычайной сложности и малой изученности заиления водохранилищ данного региона предлагаемый метод следует рассматривать как приближенную попытку решения этой трудной задачи. В дальнейшем по мере накопления натурных данных настоящий метод будет уточняться и совершенствоваться.
Предусматривается, что водохранилища задершвают все влекомые и частично взвешенные наносы и режим работы которых исключает любые гидравлические промывы. Расчет ведется по осредненным за многолетний период величинам расходов воды и наносов в входном створе водохранилища при НПУ.
Определение объема заиления производится по расчету хронологического хода заиления с использованием эмпирического соотношения, выражающего процесс затухания заиления во времени.
