Оглавление ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................................................ 2 Глава 1. Судоходная и гидрологическая характеристика участка реки Зея (80-105 км) ................................ 4 1.1. Краткая характеристика реки. .............................................................................................................. 4 1.2. Характер русла реки .............................................................................................................................. 5 1.3. Гидрология ............................................................................................................................................. 5 1.4. Уровенный режим .................................................................................................................................. 6 1.5. Современные условия судоходства.................................................................................................... 11 1.6. Суда технического флота .................................................................................................................... 11 Глава 2. Троссирование судового хода. Устойчивость прорезей. Гидрологический расчёт сооружения (запруда) ............................................................................................................................................................... 13 2.1. Общая характеристика участка улучшения судоходных условий ...................................................... 13 2.2. Определение объемов дноуглубительных работ ................................................................................... 14 Глава Х. Расчет линейных створов .................................................................................................................... 16 Х.1. Назначение и состав навигационного оборудования .................. Ошибка! Закладка не определена. Инв. № подп. Подпись и дата Взам. инв. № Х.2. Расчет линейных створов .............................................................. Ошибка! Закладка не определена. Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 1 ВВЕДЕНИЕ Водные пути сообщения издавна занимал ведущее место в экономической жизни Российского государства. Наличие разветвленной речной сети, обширная территория и слабое развитие средств наземного транспорта в дореволюционной России способствовали развитию водных сообщений в стране. До настоящего времени в отдельных регионах Севера, Сибири и Дальнего Востока массовых грузов осуществляется водным транспортом. Вместе с тем, несмотря на благоприятные возможности для обеспечения водных сообщений в Российской Федерации, доля водного транспорта в общем объеме грузооборота в стране остается относительно небольшой. Это обусловлено спецификой экономического развития страны в дореформенный период, в силу проявления которой преимущества водного транспорта не были реализованы в полной мере. Так, например, в Западной Германии, имеющей более высокую густоту автомобильных и железнодорожных дорог, в настоящее время речным транспортом осуществляется не менее 20-25% общего объема грузоперевозок. В условиях производимой в прежние годы экономической политики в стране основные пользователи водных путей не были заинтересованы в поиске новых грузопотоков и повышении эффективности работы транспорта флота. Значительную долю в объеме перевозок бывшего СССР составляли нерудные строительные материалы (НСМ), которые добывались из русел рек силами и средствами этого Инв. № подп. Подпись и дата Взам. инв. № министерства. Добыча НСМ на водных путях проводилась повсеместно в больших объемах и в течении длительного времени, что не могло не сказаться на состоянии окружающей природной среды. Отсутствие нормативной базы и слабый контроль за ходом освоения обводненных месторождений строительных материалов привели к ухудшению экологической ситуации в целом ряде бассейнов страны. В подавляющем большинстве (более 70% протяженности водных путей) на территории Российской Федерации в качестве водных путей используются реки, находящиеся в свободном состоянии. Для поддержания судоходных условий на Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 2 реках ежегодно осуществляется комплекс путевых работ. Основную долю в этом комплексе составляют дноуглубительные работы, выполняемые на перекатах с целью обеспечения судоходных глубин в период наступления низких (меженных) уровней воды. По степени воздействия на гидрологический и русловой режим реки влияние данного вида работ существенно меньше, чем влияние карьерных разработок. Однако, при определенных условиях, например, в случаях разработки крупных дноуглубительных (капитальных) прорезей, искусственном спрямлении излучины, а также при значительном переуглублении перекатов, эффект от проведения этих мероприятий может усиливать негативные тенденции, связанные с добычей НСМ из русловых карьеров. Поэтому для обеспечения охраны окружающей среды при выполнении данного вида работ необходимо установить допустимые пределы роста судоходных глубин на свободных реках. Темой данной дипломной работы является «Улучшение судоходных условий на участке 80-105 км реки Зея». Актуальность темы заключается в том, что р. Зея имеет большое народнохо- Инв. № подп. Подпись и дата Взам. инв. № зяйственное значение, и прежде всего как водный путь Амурского бассейна. Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 3 Глава 1. Судоходная и гидрологическая характеристика участка реки Зея (80-105 км) 1.1. Краткая характеристика реки. Река Зея – одна из крупнейших рек Амурского бассейна, является левобережным притоком Амура. Река протекает по Амурской области: от южных склонов системы станового Хребта до города Благовещенска, где Зея впадает в Амур. Инв. № подп. Подпись и дата Взам. инв. № Длина Зеи — 1242 км, площадь её водосборного бассейна — 233 000 км². Рис.1. Схема Амурского бассейна. Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 4 1.2. Характер русла реки В верхнем течении (от истока до устья р. Селемджа) Зея имеет горный характер, её долина ограничена высокими склонами. Ниже впадения р. Селемджа р. Зея выходит на равнину, долина реки расширяется, русло расчленяется на многочисленные рукава. Река судоходная от устья до города Зея и входит в Российский перечень водных путей. 1.3. Гидрология Питание: 50 – 70 % – дождевое; 10 – 20 % – снеговое; 10 – 30 % – подземное. Средний годовой расход воды у Благовещенска Qср.г.=2500 м3/с. Наибольшая глубина в межень Нmax меж=64 м. Наибольшая ширина Вmax=4 км. Скорость течения в верховьях V=4÷6 м/с, в низовьях V=до 12 м/с. Водный режим: весеннее половодье в среднем 20÷30 дней; летний дождевой паводок, в результате которого, до строительства Зейской ГЭС, происходили катастрофические наводнения; в зимний период Зея маловодна из-за расположения в зоне вечной мерзлоты. Инв. № подп. Подпись и дата Взам. инв. № Притоки Зея чрезвычайно ветвистая река, в систему притоков которой входит около 30 тыс. водотоков (43 из них длиннее 100 км). Основным притоком является река Селемджа. Длина – 647 км, бассейн – 70900 км2. Второй по значимости приток – река Гилюй, который впадает в Зейское водохранилище. Имеет длину 545 км и площадь бассейна 22500 км2. Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 5 Крупнейшие притоки (км от устья): 21 км: река Ивановка; 110 км: река Томь; 284 км: река Селемджа; 447 км: река Тыгда; 485 км: река Деп; 588 км: река Уркан; 680 км: река Гилюй; 791 км: река Брянта; 837 км: река Мульмуга; 878 км: река Уркан; 939 км: река Арги; 946 км: река Ток; 1073 км: река Купури. Климат Климат района носит муссоный характер. В зимний период климат холодный и малоснежный с преобладанием ясной погоды. 1.4. Уровенный режим На реке имеется сеть гидрологических постов с длительными рядами наблюдений за уровнями воды. В дипломе представлены некоторые данные по реке на Инв. № подп. Подпись и дата Взам. инв. № гидрологических постах. Таблица 1 Продолжительности характерных фаз гидрологического режима за 1984–2013 гг., р. Зея – г. Благовещенск Характеристика Наименьшая Средняя Наибольшая Весенний ледоход 9 16 19 Открытое русло 163 179 195 Осенний ледоход 16 31 40 Ледостав 126 141 163 Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 6 Таблица 2 Характерные даты наступления различных фаз гидрологического режима за 1984-2013 гг, р. Зея – г. Благовещенск Максимальный годовой Ранняя 18.05 Дата Средняя 19.07 Поздняя 14.09 Минимальный годовой 08.11 14.11 26.11 Максимальный весеннего ледохода 14.04 23.04 04.05 Минимальный весеннего ледохода 18.04 22.04 03.05 Начало весеннего ледохода 07.04 14.04 27.04 Максимальный открытого русла 18.05 19.07 14.09 Минимальный открытого русла 22.04 27.06 28.10 Первый день чисто 19.04 01.05 10.05 Максимальный осеннего ледохода 20.10 26.10 03.12 Минимальный осеннего ледохода 08.11 14.11 26.11 Начало осеннего ледохода 17.10 26.10 31.10 Максимальный периода ледостава 25.11 12.12 22.04 Минимальный периода ледостава 17.11 15.03 05.04 Начало ледостава 11.11 24.11 10.12 Характеристика Ежедневные уровни воды различной обеспеченности за 1995-2015 гг. по гидропосту Белогорье приведены в таблице 3. Уровни в таблице даны над нулем гидропоста. Инв. № подп. Подпись и дата Взам. инв. № Таблица 3 Ежедневны уровни воды различной обеспеченности за 1995 – 2015 гг., р. Зея – с. Белогорье (отметка нуля поста: 123,97 м БС) Обеспеченность, % Макс. Период набл., м навигации Мин. 8,18 набл., 1 2 5 10 25 50 75 90 95 98 99 6,4 5,8 5,1 4,6 3,8 3,2 2,8 2,5 2,4 2,2 2,1 м 1,94 Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 7 Таблица 4 Обеспеченность расчетных уровней за навигацию на гидрологическом посту Белогорье, р. Зея г.п. Белогорье Характеристика Уровень, м Р, % ПУ 2,50 90 ПУ + 20 см 2,70 80 ПУ + 40 см 2,90 70 ПУ + 60 см 3,10 58 ПУ + 90 см 3,40 43 уровня Продолжительность непрерывного стояния (сутки) соответствующих заданным глубинам расчетных уровней на гидрологическом посту Белогорье даны в таблице 5. Расчетный период 20 лет (1995-2015 гг.). Таблица 5 Продолжительность непрерывного стояния (сутки) расчетных уровней на гидрологических постах Мазаново, Малая Сазанка, Белогорье, р. Зея Инв. № подп. Подпись и дата Взам. инв. № Гидропост Белогорье Уро- Продолжительность непрерывного сто- Характеристи- вень яния уровней заданной обеспеченности, ка уровня воды, сут. м 50 % 75 % 90 % ПУ* 2,50 100 80 71 ПУ + 20 см 2,70 77 50 36 ПУ + 40 см 2,90 68 32 18 ПУ + 60 см 3,10 49 24 14 ПУ + 90 см 3,40 36 14 6 Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 8 Далее приведены графики хода уровней воды за период навигации на рассматриваемом гидрологическом посту за характерные годы: 1996 г. — маловодный, 2012 г. — средний по водности, 2007 г. — многоводный, 2013 г. — экстремальный многоводный и 1998 г. — год с паводками в первой половине навигаци- Инв. № подп. Подпись и дата Взам. инв. № онного периода. Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 9 Инв. № подп. Подпись и дата Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 10 Взам. инв. № 1.5. Современные условия судоходства Основной вид путевых мероприятий на реке Зея в современных условиях содержание судоходной обстановки. Современные гарантированные габариты р. Зея в навигации 2011-2015 годов приведены в таблице 6. Таблица 6 Габариты судового хода глубина, см ширина, м радиус, м 110 40 250 Водпост Белогорье Проектный уровень в см над нулем графика 250 Инв. № подп. Подпись и дата Взам. инв. № 1.6. Суда технического флота Характеристики судов технического флота приведены в таблице 7. Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 11 Таблица 7 теля, л.с. ностьдвигаМощность грузоподъем- изводительность, Класс Осадка в мер проекта Ширина Наименование техники, но- Длина Габариты, м грузу Техническая про- Технические характеристики судов Потребность в ремонте Благовещенский РВВП Самоходный землесос «Зея» -пр.480 О 2,0 80 14,8 2,2 Р 1,2 49,66 8,96 1,25 Р 1,2 49,66 8,96 Мотозавозня «МЗ-6» пр. 946 Р 1,2 15,3 Буксир-толкач «Залив» пр. 911Б Р 1,2 Мотозавозня «МЗ-104»пр.907 Мотозавозня «МЗ-202» пр.Р-94 Несамоходный земснаряд «Амурская-203» пр.Р-010/2 Несамоходный земснаряд «Амурская-202» пр. Р-010/2 Несамоходная шаланда «Ш-29» пр. 1051А Несамоходная шаланда «Ш-28» пр. 1051А 2500 2200 текущий 250 м3/ч 250 средний 1,25 250 м3/ч 250 текущий 3,93 0,45 - 90 средний 26,3 6,9 1,06 - 2х150 средний Р 1,2 22,2 5,5 0,72 - 150 текущий О 2,0 22,54 6,24 0,91 - 225 текущий Р 1,2 34,75 8,7 1,27 197 - текущий Р 1,2 34,75 8,7 1,27 197 - средний 2200 ремонт ДВС м3/ч Хабаровский РВВП Самоходный землесос «Амур» - 80 14,8 2,2 Буксир-толкач «Стрежень» пр1741 Р 1,2 32,6 8,3 1,51 - 2х300 средний Мотозавозня «МЗ-201» пр.Р-94 Р 1,2 22,54 6,24 0,74 - 225 средний Взам. инв. № пр.480 Инв. № подп. Подпись и дата 2500 О 2,0 м3/ч Комсомольский РВВП Несамоходный земснаряд «Амурский-302» пр-3510-РЗ Буксир-толкач «Прилив» пр. 911БМ Самоходная шаланда «ШС-6» пр.259196 Самоходная шаланда «ШС-4» пр. 259196 Мотозавозня «МЗ-103» пр. 907 О 2,0 48,6 12,3 1,4 350 м3/ч 380 текущий Р 1,2 26,6 6,9 1,06 - 2х225 текущий Р 1,2 48,7 9,8 1,8 390 т 300 средний Р 1,2 48,7 9,8 1,8 390 315 текущий Р 1,2 22,2 5,5 0,72 - 150 текущий Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 12 Глава 2. Расчетное обоснование инженерных мероприятий по обеспечению судоходных условий 2.1. Общая характеристика участка улучшения судоходных условий Для улучшения судоходных условий на участке 80-105 км рассматривается следующий вариант: Намечается 8 прорезей длинной 1400, 2700, 400, 200, 1800, 700, 600 и 300 метров (рис.2). Отвал грунта укладывается в виде струенаправляющих сооружений, что обеспечит лучшую устойчивость прорезей от занесения. Так же соединим запрудой два острова, для перенаправления потока в рукав с прорезями, что в свою очередь увеличит расход. Глубина разработки прорези от проектного уровня с учетом переуглубления равна Тпр=Тг+hпер=1,1+0,8=1,9 м, где hпер=0,7 – 0,8 м – величина технологиче- Инв. № подп. Подпись и дата Взам. инв. № ского переуглубления. Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 13 Инв. № подп. Подпись и дата Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 14 Взам. инв. № Рис.2. Участок улучшения судоходных условий 2.2. Определение объемов дноуглубительных работ Объем выемки грунта подсчитывается по сериям длиной 100 м, на которые разбивается прорезь. Для этого на основе исходного плана участка реки строятся продольные профили дна по кромкам и оси прорези. При этом полезная толщина снимаемого слоя hп определяется от проектного уровня как разница между гарантированной глубиной и глубиной в данной точке соответствующего продольного створа hп = Tг – h. Продольные профили для 8ми прорезей представлены на рисунке 3. Полезные объемы выемки по прорезям подсчитывают приближенно: путем умножения площади прорези на визуально оцененную среднюю толщину полезного снимаемого слоя. Объем переуглубления определяется путем умножения площади прорези на величину технологического переуглубления, которая принимается равной 0,7 м. Полный объем выемки получается суммированием полезного объема и объема переуглубления. Результаты расчетов сводятся в таблицу. Таблица 8 Определение общего объема дноуглубительных работ Инв. № подп. Подпись и дата Взам. инв. № № прорези Размеры прорези Lп, м Вп, м Sп, м Средняя толщина снимаемого cлоя, м 1 1400 112000 0,58 2 2700 216000 0,73 3 400 32000 0,17 4 200 16000 0,10 80 5 1800 144000 1,12 6 700 56000 0,20 7 600 48000 0,42 8 300 24000 0,08 Общий объем дноуглубительных работ: 942,6 тыс.м Полезный объем, тыс.м Объем переуглубления, тыс.м Полный объем, тыс.м 64,96 157,68 5,44 1,60 161,28 11,20 20,16 1,92 89,60 172,80 25,60 12,80 115,20 44,80 38,40 19,20 154,56 330,48 31,04 14,40 276,48 56,00 58,56 21,12 Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 15 Инв. № подп. Подпись и дата Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 16 Взам. инв. № Рис3. Продольные профили дна 2.3. Гидравлический расчет запруды Задача расчета запруды сводится к нахождению ее высоты и длины крепления дна в нижнем бьефе. Расчет запруды состоит из следующих последовательных этапов: 1) Расчет распределения расхода воды по рукавам при свободном состоянии несудоходного рукава (бытовое состояние). 2) Определение проектного расхода в судоходном рукаве. 3) Расчет кривых свободной поверхности в рукавах при бытовом состоянии потока и при наличии запруды в несудоходном рукаве (т.е. при проектном распределении расхода). 4) Расчет отметки гребня запруды. 5) Определение режима сопряжения бьефов и назначение длины крепления дна в нижнем бьефе запруды. Расчет запруды выполняется применительно к среднемеженному уровню Инв. № подп. Подпись и дата Взам. инв. № Нср.м.= м, отвечающему ему расчетному расходу Qср.м. = (рис.8.). Лист Изм Кол. Лист № док Подпись Дата 17
