Авторы: Давранов Гуламжан Турабович, Ирмухамедова Людмила Хасановна

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №13 (117) июль-1 2016 г.

Дата публикации: 29.06.2016

Статья просмотрена: 45 раз

Библиографическое описание:

Давранов Г. Т., Ирмухамедова Л. Х. Основные факторы, влияющие на процесс заиления малых и средних русловых водохранилищ // Молодой ученый. — 2016. — №13. — С. 159-161.



Заиления и занесения верхних бъефов малых и средних русловых водохранилищ, построенных на взвесенесуших водотоках, являются весьма сложными процессами которые зависят от гидрологических, гидравлических, гидротехнических, эксплуатационных и других факторов. Одним из основных факторов является режим работы водохранилищ.

Режим работы любого водохранилища устанавливается исходя из его целевого назначения, гидрологического режима регулируемого водного источника и много других факторов. Режим работы водохранилищ должен обеспечивать: выполнение народно-хозяйственного плана посозданию запаса воды; нормальную работу гидротехнических сооружений водохранилищного узла; минимальный объем заиления чаши водохранилища и сброс в нижний бьеф возможно большей части твердого стока реки, возможность периодических промывок в нижний бьеф наносных, отложений образующихся в водохранилище; сокращение потерь воды из водохранилища на испарение с поверхности зеркала и на фильтрацию в грунты чаши и обход плотины; ослабление интенсивности подъема кривой подпора в русловой части водохранилища, вследствие интенсивного осаждения в ней крупных фракций наносов и уменьшение зоны затопления прибрежных территорий.

Малые и средние русловые водохранилища, построенные в адырных зонах Узбекистана, предназначенные для орошения сельскохозяйственных земель и задержания ливневых паводков, на малых и средних водотоках осуществляют полную аккумуляцию всего твердого стока этих водотоков. Эти водохранилища являются водохранилищами сезонного регулирования, которые наполняются в осенне-зимний период и опорожняются в течении вегетационного периода с апреля по сентябрь. По данным многолетних гидрологических исследований в осенне-зимнем периоде использующаяся для наполнения малых и средних водохранилищ среднесуточной расход воды питающих водотоков составляет от 0,3 до 10,0 м3/с. Во время наполнения малых и средних водохранилищ адырной зоны в их чашах оставляют запас емкости порядка 1,0....3,0 млн.м3, на случай регулирования возможного катастрофического ливневого паводка. Для этого наполнение водохранилища меженным осенне-зимним стоком прекращают когда уровень воды в водохранилище достигнет отметки на 1,0,.,2,0 м ниже отметки НПУ.

Для более полной характеристики режима работы малых водохранилищ Ферганской долины подробнее рассмотрим собранные нами данные эксплуатации водохранилища Чартакского гидроузла, который эксплуатируется с 1974 г. Постоянный в течение года ток воды р.Чартаксай имеет расходы колеблющиеся в пределах от 2,0 м3/с до 10 м3/с. Прохождение по реке расходов ливневых паводков отличающихся внезапностью появления, высокой мутностью воды и кратковременностью, часто вызывало переполнения русла Чартаксая и затопление его густо заселенной долины, ширина которой колеблется от 300 до 500 м. Построенный Чартакский водохранилищный гидроузел использует чашу, образованную в долине реки перегораживающей ее земляной плотиной. Водохранилище обычно наполняют до отметки на 1,0–2,0 м ниже НПУ, создавая резервную призму для регулирования паводков, объемом 2,0...3,0 млн.м3. Узел гидротехнических сооружений водохранилища кроме плотины включает двухочковый трубчатый водовыпуск из железобетонных труб сечением каждого 2 х 2,5 м. Порог водовыпуска заложен на отметке уровня мертвого объема. Расчетный максимальный расход водовыпуска при НПУ — 30 м3/с. Регулирование расхода осуществляется рабочими затворами, установленными в специальной камере в средней части труб водовыпуска. Кроме водовыпуска узел сооружений имеет катастрофический водосброс по типу открытого водослива. Гребень водослива заложен на отметке НПУ и предусмотрен на пропуск расхода воды 50 м3

Интенсивное наполнение водохранилища производится со второй половины октября до начала февраля, когда в нем аккумулируют почти весь поступающий речной сток. Начиная с февраля месяца возможно появление ливневых паводков. Поэтому февральские битовые расходы реки, поступающие в водохранилище, транзитом пропускаются в его нижний бьеф. Дальнейшее же наполнение водохранилища до НПУ к началу вегетации осуществляют за счет задержания паводков. Аналогичные графики режима работы имеют водохранилища Карасувского, Кара-мурутского, Эскиерского и другие гидроузлов Ферганской долины.

Серьезным недостатком описанного режима работы малых водохранилищ адырной зоны Ферганской долины является, то обстоятельство, что из-за необходимости аккумулировать осенне-зимний сток водотока к моменту начала появления ливневых паводков, водохранилище оказывается в значительной мере наполненным. Поэтому насыщенная большим содержанием наносов вода поводков, проходя через водохранилища отлагает в нем значительную часть содержащихся наносов, резко увеличивая его заиление. Для более полной характеристики процесса аккумуляции наносов в чаше водохранилища и сброса их в нижний бьеф, при описанном выше режиме работы, приведем некоторые результаты натурных наблюдений. В Чартакское водохранилище 31 мая 1998 года поступил ливневый паводок, с пиковым расходом 248 м3/с, максимальной мутностью 310 кг/м3 и продолжительностью 16 часов. Перед началом паводка уровень воды в водохранилище был, на отметке 688,6 что на 1,4 м ниже отметки НПУ. При этом в водохранилище по проектному графику оставалась резервная призма регулирующей емкости 1,6 млн.м3. В начале поводка через водовыпуск водохранилища в нижний бьеф сбрасывался расход порядка 8..10 м3/с. По мере возрастания расхода паводка уровень воды в водохранилище повышался и приближался к отметке НПУ. Для уменьшения интенсивности этого подъема было увеличено открытие отверстий водовыпуска до полного подъема затворов, в результате чего расход воды, сбрасываемой в нижний бьеф, превысил 30 м3/с. К моменту прохождения пика паводка и началу последовательного спада расходов, уровень воды в водохранилище превысило отметку НПУ и в работу был включен катастрофический водосброс плотины, максимальный расход через которого достиг 20 м3/с.

Характер протекания речного потока в чаща водохранилища во время прохождения рассматриваемого ливневого паводка, по нашим визуальным наблюдениям был, следующим. С момента начала паводка в водохранилище образовалось явно выраженное продольное течение мутной воды по русловой части чаши в сторону плотины, с очень медленным растеканием по ширине водохранилища, даже в его глубинной части. По мере увеличения расхода воды и ее мутности это течение становилось все более и более выраженным и его скорость увеличивалась. При этом в глубинной озерной части водохранилища значительно усилилась интенсивность растекания мутного потока по его ширине. По-видимому, это следует объяснить тем, что произошло значительное выравнивание и уполаживание дна водохранилища за счет наносных отложений предыдущих паводков, которые не только уменьшили продольный уклон дна, приблизив его у плотины к почти горизонтальному, но и заполнили все сколько-нибудь выраженные продольные заглубления, оставшиеся от старых русел, существующих до постройки плотины. Мутное течение достигло плотины через 1,5...2,0 часа после начала паводка. К этому моменту мутность воды, сбрасываемой через водовыпуск, составляла 7,75 кг/м3. Примерно через 3 часа после начала паводка уже в начале его спада зафиксирована максимальная мутность сбросной воды равная 8,9 кг/м3. К середине фазы спада мутность сбросной воды понизилась до 5,6 кг/м3, а в конце поводка составляла всего 0,6 кг/м3. По нашим расчетам, произведенным на оснований измеренных расходов и мутностей воды на гидростворе перед входом в водохранилище и в нижнем бьефе, в водохранилище поступило 419,6 тыс.м3 наносов, из которых в нижний бьеф было сброшено только более 200 м3. Подобный характер отложений наблюдался также во время прохождения других паводков. При прохождении паводков с пиковыми расходами не более 20 м3/с повышения мутности воды, сбрасываемой в нижний бьеф не происходило.

Наши наблюдения за ходом наполнения и опорожнения Чартакского водохранилища показали, что в период его наполнения и особенно во время поступления паводков основная масса речных наносов отлагаются вдоль ого мелководной русловой части. В период же опорождения водохранилища в связи со снижением его уровня эти образовавшиеся наносные отложения постепенно размываются малыми расходами практически чистой водой и продукты этого размыва затем транспортируются в глубоководную озерную часть водохранилища, отлагаясь в пределах его мертвого объема. Отсюда следует, что заиление мертвых объемов водохранилищ в основном происходит во время их опорожнения.

Кроме уроненного режима малых водохранилищ на аккумуляцию наносов в их чашах большое влияние оказывают расположение водопропускных сооружений плотин и их пропускная способность. У большинства этих водохранилищ порог водовыпусков закладывают на довольно высоких отметках, что исключает возможность промыва мертвого объема и сброса в нижний бьеф часть наносов из нижнихслоев перед плотиной во время поступления в водохранилище ливневых паводков.

Выводы. Прохождение ливневых паводков через водохранилище, в период высоких уровней воды в нем приводит к аккумуляций более 95 % твердого стока в его чаше.

Процесс формирования наносных отложений в чаше водохранилища, в рассматриваемых условиях, можно разделить на два этапа. Первый этап — аккумуляция наносов в водохранилище в период прохождения паводка. В этом этапе основная масса наносов осаждается в зоне полезного объема водохранилища. Второй этап — переформирование образовавшихся наносных отложений в период сработки водохранилища для вегетационных поливов. В этом этапе часть наносных отложений, русловой части чаши, размывается ботовыми расходами водотока и переносится в зону мертвого объема водохранилища.

Оба этапа формирования наносных отложений в водохранилище являются сложными гидравлическими явлениями, зависящими от многих природных и эксплуатационных факторов. Детальное изучение последних в условиях натуру весьма затруднительно и требует проведения модельных исследований.

Литература:

  1. Г. Т. Давранов, Ш.Рахматуллаев«Эффективная и надежная работа русловых водохранилищ — один из основных факторов в развитии земледелия в Узбекистане». Материалы международной научно-практической конференции «100-летие мелиоративной науки в России и 85-летие Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации имени А. Н. Костякова», Москва 24–25-ноябрь 2009, стр. 336–341.
  2. Давранов Г. Т. Режим работы малых водохранилищ адырных зон Ферганской долины и их заиление // Вопросы русловой гидротехники с учетом усиливающейся роли антропогенной деятельности в речных бассейнах Средней Азии /САНИИРИ. — Ташкент, 1990. — С.40–48.
  3. Исмагилов Х. А. Селевые потоки, русловые процессы, противоселевые и противопаводковые мероприятия в Средней Азии.- Ташкент: Мехнат, 2006. — 249 с
Основные термины (генерируются автоматически): нижний бьеф, ливневых паводков, наполнение водохранилища, малых водохранилищ, работы малых водохранилищ, части водохранилища, чаше водохранилища, уровень воды, наносных отложений, русловых водохранилищ, паводка уровень воды, объема водохранилища, начала паводка, средних русловых водохранилищ, русловой части водохранилища, водохранилищ адырной зоны, наполнение водохранилища меженным, заиления чаши водохранилища, мертвого объема, гидротехнических сооружений водохранилища.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос