География и геология /Гидрология и водные ресурсы.

Шонбаева Г.А., Балмаханов А.А., Шаянбекова Б.Р.

Кызылординский государственный университет им. Коркыт Ата, Казахстан

Регулирование стока реки Сырдарьи путем

проведения искусственного спрямления русла

Борьба с наводнением в нижнем течении реки Сырдарья в основном ведется путем обвалования поймы реки и, в отдельных случаях русловыпрямлением, т.е. спрямлением отдельных излучин реки. Но эти методы в условиях блуждающей реки, каковой является река Сырдарья, как известно, мало эффективны.

Зимой дамбы обвалования, стесняя водный поток, сами могут быть причиной образования заторно-зажорных явлений и повышения уровня воды. Кроме того, в результате силовых воздействий плывущих льдин дамбы подвержены разрушению. При образовании заторно-зажорных скоплений льда, как одной из эффективных мер до настоящего времени применяется метод взрыва. Взрывы осуществляют подразделения МЧС со специальными взрывными отрядами.

На специалистов местных водохозяйственных организаций возлагается задача круглосуточного наблюдения, оперативного предупреждения угрозы затопления прилегающих к реке территорий и сопровождения ледохода. В период ледохода в низовье Сырдарьи систематически укрепляются и наращиваются противопаводковые дамбы и затороопасные участки реки (такая работа в 2003-2012 гг. велась в частности в пределах г. Кызылорда и населенных пунктов Шиели, Жалагаш и Казалинск). Наращиваются также пониженные и слабые места берегов, верхний и нижний бъефы и мостовые пролеты ГТС и другие слабые участки реки. Но эти меры малоэффективны, о чем свидетельствует ежегодное повторение чрезвычайных ситуаций в низовье реки в ледоходный период, и многозатратны.

В этих условиях наиболее надежным средством борьбы с наводнениями (как летними, так и зимними) является регулирование стока реки с помощью водохранилищ, сезонных водоаккумулирующих емкостей. Метод регулирования стока реки в свое время был реализован строительством Шардаринского, Токтогульского и других водохранилищ комплексного назначения в бассейне реки. Это позволило в течение 25-и лет (с 1965 по 1990 г.) прошлого века, практически, полностью избежать наводнений.

Однако, в течение последних 15 лет, начиная с 1993 г., ежегодно имеет место проблема пропуска зимних расходов воды по р. Сырдарье, сопровождаемая наводнениями, и дефицита воды для хозяйственных нужд в летний период. И борьба с наводнением в основном ведется с помощью дамб обвалования.

Есть утверждение и оно подтверждается на практике, что борьба с зимними наводнениями с помощью дамбы обвалования, не очень надежна, недолговечна и дорога. При возникновении заторо-зажорных явлений дамбы обвалования не выдерживают напоров воды, воздействия льда и разрушаются.

В этих условиях возможно ли имеющимися на практике и используемыми в низовье реки русловыправительными мероприятиями избежать наводнения и сопутствующие их негативы?

Известно, что в пределах излучины в период половодья и, особенно, при ледоходе создается подпор, который способствует повышению уровня воды и, следовательно, угрожает прорыву противопаводковых дамб, расположенных вдоль реки. В случае внезапного потепления в зимний период, совпадения периодов половодья и ледохода повышенный расход за относительно короткий промежуток времени вызывает резкий подъем уровня воды, заторы, разрушения и для восстановления разрушенных объектов и исправления последствий этих разрушений ежегодно исчисляется немало средств.

В целях регулирования русла и снижения риска прорыва дамб или коренного берега в сильно изогнутых в плане излучинах в некоторых случаях эффективнее проведение искусственного спрямления, которое значительно снижает уровень паводковых вод и улучшают условия прохождения ледохода.

В некоторых случаях спрямление излучины происходит естественным путем, прорыв происходит по линии наиболее узкой части перешейка излучины. Но в этом случае ниже участка прорыва начинается интенсивное переформирование русла в силу не направленного слияния двух потоков и из-за разности уровней воды в них. Поэтому искусственное спрямление русла, когда нужно свести к минимуму русловые деформации, иногда предпочтительнее, чем противопаводковые дамбы, оказывающиеся неэффективными при свободном меандрировании рек.

Река Сырдарья от Шардаринского водохранилища до ст. Жосалы протяженностью около 1200 км протекают в свободно меандрирующем русле. В таких руслах излучины создают, кроме поперечно-винтовых течений, дополнительное гидравлическое сопротивление потоку и меняют уклоны водной поверхности в сторону уменьшения. Все это, естественно, снижают пропускную способность реки.

Известно также, что в пределах излучины в период весеннего половодья создается подпор воды, который способствует повышению горизонта воды и, следовательно, грозит прорывом противопаводковых дамб, расположенных вдоль реки. Подпор воды создается также при заторно-зажорных явлениях с гораздо тяжелыми последствиями. В случае совпадения периодов половодья и ледохода уровень воды может подняться за относительно короткий промежуток времени до отметок, способных вызвать разливы и наводнения, разрушения противопаводковых дамб и необратимые русловые переформирования.

В таких случаях на сильно изогнутых в плане излучинах предпочтительно провести спрямление.

При проектировании спрямляющего русла основными его параметрами являются:

- плановое расположение спрямления относительно общей конфигурации излучины;

- местоположение отвода, входа в спрямление начала излучины;

- начальный и конечный углы примыкания отвода и подвода русла к реке.

Перечисленные параметры спрямляющего русла должны быть рассчитаны и обоснованы для каждого конкретного случая, с учетом плановой конфигурации излучин и направления русловых деформаций. В этом случае возможно достижение наибольшего эффекта снижения высоких горизонтов воды при паводке и подледном режиме с наименьшими нарушениями естественного режима реки, выше и ниже по течению.

На основании натурных наблюдений, проведенных на различных участках рек Сырдарья и Амударья, где русловые процессы представлены в основном свободным меандрированием, разработана схема, очерченная по сопрягающимся дугам окружностей с радиусами R₁=7В_уст и R ₂=3,5B_уст, где В_уст - устойчивая ширина реки по урезу воды на прямом участке [1]. Кривые с радиусом R <3,5 В_уст не рекомендуются, так как при более крутых поворотах наблюдается отрыв струй и образование отмелей на выпуклой стороне берега. Отдельные кривые сопрягаются между собой прямой вставкой L_пр= В_уст. В дальнейшем схема была усовершенствована для прокладки трассы спрямления речных излучин (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема трассы устойчивого русла по С.Т. Алтунину (дополненная автором)

Гидравлические показатели и гидродинамические процессы, происходящие по длине такого русла, были изучены в натурных и лабораторных условиях [2,3,4,5].

Эти исследования показали, что наиболее устойчивой плановой формой, обеспечивающей наименьшие русловые деформации и повышенный транспорт наносов по руслу, является криволинейная система русла с асимметричными поперечными сечениями со смещением плёса к вогнутой части излучины [6].

Если прохождение ледохода и паводка часто совпадает по времени, то минимальный радиус кривизны выпуклого берега излучины должен быть не менее 5В для обеспечения пропуска шуги и исключения заторных явлений на повороте.

Длина отдельной излучины по динамической оси, сформированной по отдельным участкам, соответствующим R₁ и R₂ и соединенным на входном и выходном участках вставкой L _пр, будет равна L=13B_уст [7,8]. Количество излучин, необходимое для спрямляющей трассы определяется исходя из общей конфигурации речной долины.

Литература

1. Карлыханов О.К Особенности зимних климатических условий в низовьях реки Сырдарьи //Вестник ТарГУ имени М.Х.Дулати «Природопользование и проблемы антропосферы». – 2007.- № 1 (25).- С. 270-274.

2. Карлыханов О.К. К вопросу о поперечном сечении русла на повороте // Сборник научных трудов, посвященных 85–летию со дня рождения Р.Ж.Жулаева. –Жамбыл.- С.102-104.

3. Мустафаев Ж.С., Карлыханов О.К., Балгерей М.А., Рябцев А.Д., Карлыханов А.К., Омаров К., Сейдуалиев М.А. Организационные меры пропуска зимних расходов воды при ледоходе в низовьях реки Сырдарья: аналитический обзор.- Тараз, 2005. - 27 с.

4. Алтунин С.Т. Регулирование русел. – М.: Сельхозгиз, 1962. – 350 с.

96 Алтунин С.Т. Водозаборные узлы и водохранилища. – М.: Колос, 1964. –431 с.

5. Проект регулирования реки Сырдарьи и Северного Аральского моря. ТЭО для комплекса сооружений Айтека: финальный отчет.- Алматы: Казгипроводхоз, 1999.-апрель.

6. Проект регулирования русла реки Сырдарья и северной части Аральского моря, Фаза-II (РРССАМ-II). Технико-экономическое обоснование: отчет 1 «Информационная система управления водными ресурсами».- Алматы: Казгипроводхоз, 2008.

7. Турсунов А.А. От Арала до Лобнора. Гидроэкология бессточных бассейнов Центральной Азии. - Алматы, 2002.-384 с.

8. Шонбаева Г.А. Результаты натурных исследований по установлению уровенного режима реки Сырдарьи //Вестник ТарГУ им.М.Х.Дулати. «Природопользование и проблема антропосферы».- 2010.- №-3.1.