3.5. Содержание внутренних водных путей

Гидрологические характеристики водных объектов, а также их размеры, глубины, очертания береговой полосы и русловых форм непрерывно изменяются с течением времени. Поэтому для решения практических вопросов необходимо иметь данные наблюдений за периоды времени от 10 до 50 лет. Основные гидрологические материалы могут быть получены по данным регулярных наблюдений на гидрологических постах. Наряду с государственными и ведомственными станциями и постами изучение вод ведется также путем организации экспедиций. Экспедиционные исследования выполняются различными ведомствами и охватывают широкий круг вопросов: промеры глубин в водоемах, русловые съемки, гидрологические и гидрометеорологические наблюдения и др. Такие исследования – эффективное средство для быстрого получения гидрологических данных. Работы, осуществляемые экспедиционными методами, называются водными изысканиями.

Изыскания, выполняемые на водоемах в связи со строительством гидротехнических сооружений, носят название гидротехнических изысканий. В зависимости от целей, гидротехнического строительства они подразделяются на водноэнергетические, воднотранспортные, лесосплавные и др.

Воднотранспортные изыскания производят для получения материалов, необходимых как для проектирования и строительства различных объектов на водном транспорте, так и для эксплуатации водных путей. В состав воднотранспортных изысканий входят следующие виды работ: топографические, геодезические, гидрографические, гидрологические, метеорологические и другие.

Главной целью топографических и геодезических работ является получение планов береговых участков. Эти работы представляют основу для выполнения других видов работ.

Гидрографические работы заключаются в промерах глубин рек и водоемов, изучении уклонов водной поверхности. Планы, полученные в этом цикле работ, называются гидрографическими планами.

Гидрологические работы включают наблюдения за уровнями воды, измерение скоростей течения и расходов воды, изучение стока влекомых и взвешенных наносов, наблюдения за деформациями дна и берегов, изучение волнения водной поверхности и другие виды работ.

В зависимости от стадии проектирования, степени подробности, методики производства и характера исследуемых объектов воднотранспортные изыскания подразделяют на облегченные, подробные и специальные.

Облегченные изыскания выполняют на больших по протяженности участках рек, а также на озерах и водохранилищах для разработки рекомендаций но их транспортному освоению. Они характеризуются измерениями глубин в отдельных точках и позволяют установить лишь общую конфигурацию донного рельефа.

Подробные гидрографические изыскания предназначены для обоснования проектов гидротехнических сооружений, проектов путевых мероприятий и т.д. К ним относятся эксплуатационные съемки, выполняемые на внутренних водных путях. Подробные изыскания выполняют на ограниченных по протяженности участках рек.

Специальные гидротехнические изыскания производятся под рабочую документацию гидротехнических сооружений. Гидрографические съемки в данном случае выполняются в более крупных масштабах, чем при других видах изысканий.

Все виды работ, выполняемые на водных изысканиях, подразделяются на полевые и камеральные. Для проведения полевых работ создаются специальные экспедиционные партии и отряды. Эксплуатационные изыскания на внутренних водных путях осуществляют государственные бассейновые управления пути, имеющие в своем составе специализированные и русловые изыскательские партии. За каждой партией закрепляется определенный участок реки, в пределах которого они выполняют свои работы, Изыскательские партии оснащаются плавсредством – несамоходной брандвахтой для проживания и необходимым оборудованием и инструментом для производства гидрографических работ. Перестановку брандвахты с одного участка реки на другой осуществляет буксировщик.

Одновременно с полевыми работами выполняется необходимая первичная камеральная обработка. Окончательно материалы исследований обрабатываются и оформляются по завершении полевого сезона в стационарных лабораториях.

Изыскания, выполняемые для нужд водного транспорта, позволяют получить материалы для изучения руслового и гидрологического режимов реки. По этим данным контролируется состояние судовых ходов и разрабатывается необходимая документация для проектирования путевых мероприятий, оценивается эффективность путевых работ, а также составляются и корректируются навигационные пособия.

Гидрографические изыскания проводят на затруднительных для судоходства участках рек с целью получения необходимых материалов для разработки на их основе рекомендаций по обеспечению и улучшению судоходных условий. Подготовительная работа заключается в создании планового и высотного обоснования на участке. С использованием пунктов этого обоснования производятся плановая и высотная съемки участка реки. Эти пункты используются также при проведении других видов полевых работ.

Промеры глубин выполняют для получения материалов, характеризующих подводный рельеф дна водоема. Промерные работы составляют один из важнейших разделов водных изысканий. Они позволяют выявить и нанести на план участка положение глубоких и мелких мест в русле реки. По этим данным разрабатываются необходимые мероприятия для обеспечения судоходных условий. Подводный рельеф дна водоемов на планах изображается в горизонталях или изобатах – линиях равных глубин.

Промеры ведут по линиям, пересекающим водоем на определенном расстоянии друг от друга. Эти линии называются галсами или промерными профилями. По отношению к направлению течения реки галсы бывают поперечными, продольными и косыми. На практике обычно применяются поперечные галсы. Отдельные точки на галсах, в которых измеряются глубины, называются промерными точками. Плановое положение промерных точек служит для составления плана участка реки. Существует несколько способов проложения галсов. На реках поперечные галсы чаще всего прокладывают по береговым створам, а на озерах и водохранилищах – по компасу.

Промерные работы на водоемах осуществляются с помощью специально оборудованного промерного судна, катера или мотолодки.

Измерение глубин можно производить наметкой, лотами и эхолотом.

Наметка представляет собой деревянный шест круглого сечения длиной 3,5 - 6 м и диаметром 5 - 6 см.

Лоты бывают ручные и опускаемые с лебедки (рыбалоты). Ручной лот состоит из груза массой до 4 кг, подвешенного на капроновом или пеньковом канате (лотлине) диаметром 6 - 8 мм и длиной до 30 м. Лотлинь размечается наделения через 0,1 - 0,2 м.

Эхолот основан на использовании гидроакустического способа измерения глубин. Сущность измерения заключается в определении времени прохождения ультразвукового сигнала от источника излучения до дна водоёма и обратно.

Камеральная обработка промеров производится с целью составления гидрографических планов. При этом глубины, измеренные при разных рабочих уровнях воды, приводятся к определенному условному (срезочному) уровню воды. Обычно в качестве срезочного уровня принимают так называемый проектный уровень путевых работ, к которому относится (привязывается) транзитная глубина судового хода.

Одновременно с глубинами на план наносятся все предметы и объекты, представляющие опасность для судоходства, а также показывается положение знаков навигационного ограждения.

После выписки глубин приступают к изображению рельефа. С этой целью на плане в соответствии с положением промерных точек проводятся линии равных глубин – изобаты. Они ограничивают часть акватории водоема, внутри которой глубины больше или меньше значения, указанного на подписи изобаты. На промерном плане сплошной линией показывается положение оси судового хода и километраж по длине реки и пунктирной линией урез воды при рабочем уровне. При составлении выкопировки с плана участка реки положение промерных точек и глубин на них не показывается. Рельеф на таких планах закрепляется либо в виде изобат, либо в виде горизонталей.

В течение длительного времени на протяженных участках пути положение проектных уровней обычно остается неизменным. Это позволяет сопоставлять между собой промерные планы одного и того же участка за разные годы. По результатам таких исследований можно изучать характер и интенсивность руслового процесса на участке и с учетом этого проектировать мероприятия по обеспечению судоходных условий.

На внутренних водных путях основным методом обеспечения заданных габаритов судовых ходов и улучшения судоходных условий являются дноуглубительные работы. Дноуглубительные работы выполняются с помощью землечерпательных снарядов (земснарядов), которые извлекают и удаляют грунт с затруднительных для судоходства участков речного русла.

Углубляемый земснарядами участок дна водного объекта называют дноуглубительной (судоходной) прорезью. В результате дноуглубительных работ на перекатах, подходах к портам, затонах и их акваториях поддерживаются гарантированные габариты судовых ходов.

Дноуглубительные работы, выполняемые на внутренних водных путях, подразделяются на транзитные и внетранзитные.

Транзитные дноуглубительные работы выполняют для поддержания или увеличения габаритов водного пути на существующих или вновь открываемых судовых ходах.

Внетранзитное дноуглубление, выполняемое за пределами транзитных судовых ходов, предусматривает выполнение работ по углублению подходов к портам, пристаням и причалам, разработку затонов и отстойных пунктов, устройство котлованов гидротехнических сооружений, траншей под дюкерные переходы, намыв территорий и сооружений. Транзитные дноуглубительные работы по своему назначению подразделяются па капитальные и эксплуатационные.

Капитальные работы выполняют для коренного улучшения судоходных условий на затруднительных участках рек. Основная цель капитального дноуглубления – создание нового судового хода, более удобного для судоходства и менее подверженного заносимости.

Капитальные дноуглубительные работы предусматривают создание нового судового хода путем спрямления пойменных извилин, отторжения побочней или углублением развивающихся второстепенных рукавов. Перенос судового хода в новое положение выполняют при неблагоприятных судоходных условиях на существующем судовом ходу (малый радиус закругления судового хода, его недостаточная просматриваемость, наличие свального течения) или для того, чтобы снизить объемы эксплуатационного дноуглубления.

Капитальные работы могут выполняться и в пределах существующих судовых ходов для их значительного углубления и расширения, а также для обеспечения их устойчивости путем закрепления размываемых берегов и подвижных русловых образований (побочней, осередков, островов).

Эксплуатационные дноуглубительные работы выполняют на существующих судовых ходах для поддержания заданных габаритов пути и обеспечения безопасности судоходства.

Эксплуатационные дноуглубительные работы в свою очередь подразделяются на восстановительные и ремонтные.

Восстановительные работы выполняют для удаления с судового хода наносов, отложившихся на перекатах во время весеннего половодья. Их цель – восстановить на перекатах судовые глубины и тем самым подготовить к межени существующий судовой ход.

Ремонтные дноуглубительные работы проводят на реках в период низкой водности (в межень) для ликвидации меженной заносимости судовых ходов.

Выправление русла в комплексе с дноуглублением является одним из основных методов поддержания и коренного улучшения судоходных условий на реках.

Выправлением русел рек принято называть такие путевые работы, которые обеспечивают благоприятные судоходные условия, используя энергию самого речного потока. При этом в русле реки создаются необходимые для судоходства габариты водного пути, и достигается стабильное положение судоходной трассы.

Выправление рек заключается в устройстве специальных русловых сооружений, под влиянием которых энергия речного потока направляется на углубление мелких мест в речном русле и на удаление продуктов размыва дна вниз по течению или в сторону от судового хода. Обычно эти сооружения увеличивают бытовые скорости течения до значений размываюших скоростей для данного рода грунта дна реки. В результате будет наблюдаться смыв наносов с гребня переката и предотвращение их отложения в дальнейшем. Через некоторое время произойдет углубление дна и в пределах судового хода устанавливается расчетная глубина потока, необходимая для движения судов.

При выправлении наиболее затруднительных для судоходства участков рек выполняются следующие основные виды путевых работ:

- перекрытие излишних емкостей полузапрудами или дамбами;

- перекрытие второстепенных несудоходных рукавов и проток запрудами;

- обеспечение плавного сопряжения потоков в районе островов с помощью продольных дамб;

- закрепление отдельных участков интенсивно размываемых потоком берегов путем строительства береговых укреплений;

- спрямление крутых поворотов (извилин) русла и отторжение крупных побочнёй разработкой дноуглубительных прорезей и возведением выправительных сооружений, полностью или частично перекрывающих старый судовой ход.

- закрепление песчаных побочнёй и юлузанрудами и рассадками хвороста и др.

Выправительные сооружения по принципу их воздействия на движение потока бывают активного и пассивного действия.

К активным сооружениям относятся: полузапруды, запруды и струе- направляющие дамбы, к пассивным – береговые укрепления. Сооружения активного действия оказывают существенное воздействие на поток – изменяют направление и величину скорости течения, способствуют размыву донных отложений грунта, обеспечивая углубление дна на перекатах, и предотвращают осаждение наносов в пределах судового хода.

Береговые укрепления являются сооружениями пассивного действия. Они возводятся в основном для предохранения откосов берегов от размыва, что способствует сохранению благоприятных судоходных условий затруднительных участков рек. Кроме того, берегоукрепительные сооружения уменьшают поступление наносов на расположенные ниже по течению перекаты, улучшая их состояние для судоходства.