Обеспечение устойчивости речных русел при добыче НСМ
Добыча нерудных строительных материалов из русел рек оказывает более сильное влияние на их устойчивость, чем эксплуатационное дноуглубление водных путей при обеспечении судоходных условий. На участках карьерных разработок происходит безвозвратное изъятие речного аллювия. При этом в значительной степени изменяются гидравлические характеристики потока, уровенный режим и условия транспорта наносов.
Перехват твердого стока в карьере приводит к проявлению необратимых эрозионных процессов в зоне его влияния. Обеспечить устойчивость русла реки при добыче речного аллювия оказывается труднее, чем при проведении ежегодного эксплуатационного дноуглубления. Поэтому при проектировании русловых карьеров на реках большое значение с точки зрения охраны окружающей среды приобретают вопросы рационального их размещения в русле реки или за его пределами, например, на пойме.
Разрабатываемый в составе проекта освоения месторождения нерудных строительных материалов раздел по оценке воздействия на окружающую среду должен иметь комплексный характер. Если на участке реки планируется добыча НСМ на нескольких месторождениях, то в разделе по ОВОС следует рассматривать их совместное влияние, включая вопросы обеспечения водных подходов. Данный раздел проекта должен содержать оценку состояния руслового процесса на участке на момент отработки месторождения и прогноз его развития на перспективу. В случае, если влияние техногенных факторов в районе проектируемого карьера уже имеет место, то в составе проекта необходимо предусматривать комплекс компенсационно-восстановительных мероприятий.
|
|
|
При проектировании русловых карьеров часто возникает вопрос о степени допустимого воздействия на русловой процесс в зоне их влияния. Нужно признать, что до настоящего времени ограничительные требования по вопросам разработки месторождений аллювия на реках не имеют достаточного нормативного обеспечения. В Руководстве [Руководство по проектированию карьеров…, Транспорт, 1987], разработанном в Ленинградском институте водного транспорта, предельные объемы добычи увязываются с нормой твердого стока. Вообще говоря, это противоречит сформулированным условиям устойчивости русла.
В соответствии с установленными выше требованиями, проектируемый карьер в русле реки должен иметь такие максимальные размеры и такое местоположение, чтобы к моменту завершения процесса восстановления руслового режима в зоне его влияния были сохранены бытовые уровни воды, а также характеристики твердого и жидкого стока. С учетом этих соображений необходимо принять за правило, что разработка карьеров в основном русле должна сопровождаться проведением защитных мероприятий, предотвращающих заполнение отработанной емкости русловыми наносами.
|
|
|
Решение вопроса о рациональном размещении карьера определяется в первую очередь условиями развития руслового процесса на участке реки. В соответствии с гидроморфологической теорией руслового процесса все равнинные реки подразделяются на шесть основных типов. Поэтому на разных реках принципы размещения карьеров НСМ различны. В зависимости от местоположения карьеров различается также степень их возможного влияния на русловой режим.
Основные принципы размещения русловых карьеров НСМ на реках разного типа разработаны в Государственном гидрологическом институте. В основе этих рекомендаций [Рекомендации…, 1988] положены результаты исследований, выполненных Б.Ф. Снищенко и Г.Г. Месерлянсом. Оставаясь в рамках принятой в ГГИ методологии, в работе [Гладков и др., 2005] предлагается усилить отдельные ее положения для обеспечения условий устойчивости естественных русел рек.
Графические результаты, иллюстрирующие рациональные схемы размещения карьеров на реках с различными типами руслового процесса, представлены на рис. 3.37.
|
|
|
Рис. 3.37. Схема размещения карьеров в руслах рек: а), б) – при свободном меандрировании; в) – при ограниченном меандрировании;
г) – при ленточногрядовом типе; д) при побочневом типе; е) при
русловой многорукавности
Меандрирующие реки имеют широкое распространение на территории России. В зависимости от условий развития они включают в себя случаи свободного, незавершенного и ограниченного меандрирования. Русловой режим при меандрировании характеризуется, как правило, ограниченной транспортирующей способностью потока. Пойма реки обычно широкая и изобилует озерами и старицами. Карьеры НСМ на меандрирующих реках целесообразно размещать за пределами основного русла. При таком расположении их влияние на русловой режим будет минимальным.
В случае размещения карьера в основном русле, например, на побочне у выпуклого берега в вершине излучины, разработанная выемка должна быть защищена ограждающей дамбой. Исключение могут составлять случаи разработки карьеров в излучине, находящейся в завершающей стадии своего развития. При этом мероприятия по добыче НСМ осуществляются одновременно с работами по ее спрямлению. После завершения работ старое русло должно быть перекрыто в истоке для предотвращения поступления в него русловых наносов.
|
|
|
Другая группа включает в себя реки с русловой и пойменной многорукавностью. При наличии нескольких протяженных рукавов с малой водностью условия для размещения карьеров в них оказываются благоприятными. Карьеры в данном случае целесообразно размещать в нижней части рукава, через который в бытовом состоянии проходит меньшая доля твердого стока.
Для предотвращения привлечения расхода воды в его пользу и интенсификации процесса в нем после отработки карьера, в истоке рукава целесообразно возведение сквозной свайной запруды. Ниже карьера до места слияния с основным руслом устраиваются донные сооружения. В таких условиях основная доля твердого стока будет проходить транзитом по основному руслу реки, а отработанные емкости будут существовать достаточно длительное время без заполнения их наносами.
В случаях островной или осередковой многорукавности обеспечивать устойчивость русла реки при карьерных разработках оказывается сложнее. В виду большой подвижности таких русел выбор места расположения карьера обычно затруднен. Очевидно, что проектируемый карьер должен размещаться в прибрежной области под защитой ограждающей дамбы. Такие проекты целесообразно осуществлять в комплексе с работами по выправлению русла реки, проводимыми в целях улучшения судоходных условий.
С точки зрения охраны окружающей среды, наиболее неблагоприятными для разработки карьеров НСМ являются однорукавные русла рек с ленточно-грядовым и побочневым типами руслового процесса. Транспортирующая способность потока в таких руслах относительно высока и представляется затруднительным защитить отработанные емкости от возможного заполнения наносами в период стояния высоких уровней воды.
При этом в качестве средств защиты для карьеров на таких реках рекомендуются ограждающие дамбы. Размеры и компоновка защитных сооружений выбираются с таким расчетом, чтобы с одной стороны, предотвратить поступление наносов в отработанные емкости, с другой – не приводить к значительной интенсификации процесса и размыву берегов на участке стеснения русла. По длине реки карьеры размещаются в шахматном порядке с шагом 6.0-8.0 ширин меженного русла.
При проектировании карьеров на реках с побочневым типом необходимо следовать рекомендациям [Рекомендации по прогнозу…, Гидрометеоиздат, 1988]. Как показали материалы экспериментальных исследований, при размещении карьера на напорном скате побочня он должен быть защищен от заполнения наносами, поступающими из верхней плесовой лощины. В качестве средств защиты в данном случае целесообразно возводить систему полузапруд меженного регулирования. Так же, как и в большинстве других случаев, решать эту задачу необходимо совместно с реализацией мероприятий по улучшению судоходных условий.
В данном разделе не рассматриваются вопросы, связанные с проектированием и расчетом защитных сооружений на участках размещения карьеров НСМ на реках. Это связано с одной стороны с тем, что для некоторых типов выправительных сооружений – запруд, полузапруд и струенаправляющих дамб такие рекомендации имеются в справочной и нормативной литературе.
Влияние на поток и условия транспорта наносов сквозных свайных сооружений и ограждающих дамб изучено в меньшей степени и по этим вопросам необходимо проведение дополнительных исследований. То же можно сказать о применении донных регулирующих сооружений, в особенности сквозной конструкции, которые можно было бы рекомендовать для реализации восстановительно-компенсационных мероприятий на реках, подверженных влиянию техногенных факторов.
Вопросы учета руслового процесса при использовании водных объектов для разведки и добычи нерудных строительных материалов и в рекомендациях по проектированию русловых карьеров изложены в Стандарте организации СТО ФГБУ «ГГИ» “Учет руслового процесса… ”, [2011]. Таким образом, основной задачей, которую нужно поставить в настоящее время во главу угла при рассмотрении возможных путей развития и упорядочения этого вида деятельности на перспективу, следует считать разработку нормативных и организационно-методических рекомендаций, регулирующих вопросы добычи речного аллювия на пойменных месторождениях с целью хозяйственного освоения речных пойм.
При проектировании карьеров нерудных строительных материалов на поймах рек, также как и в случае русловой добычи речного аллювия, предъявляются особые ограничительные требования и рекомендации. Вопросы размещения карьеров и допустимые объемы добычи зависят от того, к какой группе относится пойма, с каким типом руслового процесса она связана, а также от целого ряда других факторов. В каждом конкретном случае должно учитываться наличие обратной связи между пойменными и русловыми процессами и обеспечиваться соответствие современным требованиям природоохранного законодательства.
Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 895; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!