Обґрунтування напрямків наукового супроводу протипаводкових заходів для регіону Закарпаття

Размещено на http://www.allbest.ru//

Обґрунтування напрямків наукового супроводу протипаводкових заходів для регіону Закарпаття

Хлапук М.М., д.т.н., професор

Проаналізовано сучасний стан протипаводкового захисту на річках Закарпатської області. Зроблено висновок про необхідність наукового обґрунтування схем комплексного регулювання річок, які включають водозахисні дамби, регуляційні споруди, берегоукріплення, акумулюючі польдери, протипаводкові ємкості та інші споруди, з обов'язковим моделюванням основних гідротехнічних споруд.

Artikle desenibes modern state of flood protection on rivers of Zakarpattia region. It was made a conclusion about scientifieal explanation of schemes complex regulation of rivers: waterproof dams, regulation constructions, banks strengthening, accumulating polders, flood protection capacities etc., with reguired modelling of general hidrotechnical constructions.

протипаводковий захист річка

Сучасний стан протипаводкового захисту в Закарпатської області. Руйнівні прояви паводків і повеней на річках нашої планети все більше набувають глобального характеру і часто досягають катастрофічних наслідків, про що засвідчують небувалі паводки й повені за останні роки в багатьох країнах світу: на Філіппінах, у В'єтнамі, Сомалі, Кенії, Китаї, Румунії, - і тому слід очікувати подібних, а можливо, і більших за своєю руйнівною здатністю паводків. Проблема захисту від шкідливої дії води досить актуальна і для України. У галузевій програмі Держводгоспу України “Водне господарство України - 2010” зазначено, що паводкова ситуація, яка склалася в Україні, щорічно погіршується [1]. Катастрофічні наслідки від затоплення паводковими водами проявляються на 27% території України. Найбільшої шкоди зазнають гірські та передгірські райони Українських Карпат (Закарпатська, Івано-Франківська, Львівська, Чернівецька області), Полісся (Волинська, Рівненська області), придунайські та придніпровські території, а також Донбас.

Результати аналізу Програм і Схем комплексного використання водних ресурсів, їх охорони і проведення протипаводкових заходів на річках України, розроблених і рекомендованих до впровадження за період з 1960 по 2005 рік свідчать, що жодна із них не була виконана повністю. Причини різні, їх багато, про це говорили й на Парламентських слуханнях 15 лютого 2006 року за темою “Актуальні проблеми зрошення, підтоплення та повеней в Україні”, і основний висновок зводиться до того, що до цього часу нема цілісної концепції щодо вирішення проблем, пов'язаних з гідромеліорацією, затопленням і підтопленням в Україні і що пріоритетним повинно бути належне бюджетне фінансування науково-дослідних робіт, що сприятиме вирішенню вищезазначених проблем у водному господарстві держави.

Паводки й повені, які часто проходять на річках Українських Карпат, завдають великих збитків народному господарству держави та населенню цього регіону. Ці процеси - звичні природні явища для Карпатського регіону, але виникають вони раптово, їх складно передбачити. На річках Закарпаття в повоєнні роки зафіксовано 150 тільки високих паводків (три на рік) і серед них одинадцять видатних ( один на кожних 5 років) [2]. Особливе місце в цьому ряді паводків належать листопадовому 1998 року і березневому 2001 року. Однією з причин, що зумовили катастрофічні наслідки паводків у листопаді 1998 року й березні 2001 року в Закарпатській області, є недостатнє та несвоєчасне фінансування протипаводкових заходів у цьому регіоні [3].

Сьогодні найрозповсюдженіший метод протипаводкового захисту на річках Українських Карпат - регулювання русел за допомогою гідротехнічних регуляційних споруд без зміни річкового стоку, що пов'язано з можливістю здійснювати протипаводковий захист населених пунктів, територій і об'єктів від руйнування.

Висновки фахівців щодо забезпечення протипаводкових заходів зводяться до того, що в умовах недостатнього й нестабільного фінансування здійснюється лише локальний протипаводковий захист окремих населених пунктів і територій за допомогою зазначених споруд. При локальному захисті протипаводкові роботи проводяться на невеликих за протяжністю ділянках річок без достатнього врахування їх впливу на вище і нижче розташовані ділянки річки. Це призводить до блукання русла й можливого звалу водного потоку до одного з берегів річки, що може спричинити розмив берегів, захисних і регуляційних споруд і руйнування об'єктів, що ними захищаються. Недостатньо враховано й особливості типу руслового процесу на конкретній ділянці річки, від якого залежать умови роботи регуляційних споруд. Науковці та фахівці, що працюють у галузі водного господарства, наводять арґументовані висновки щодо покращання й вдосконалення засобів захисту від шкідливої дії води, звертаючи особливу увагу на необхідність впровадження комплексного регулювання русел із метою вирішення цієї проблеми [4-10].

Нині на території Закарпатської області (за даними Закарпатського облводгоспу) експлуатують такі інженерні споруди й конструкції, які повинні забезпечувати захист територій від затоплення: водозахисні дамби - 726 км, водовідвідні канали - 1296 км, берегоукріплення - 276 км, гідротехнічні водопропускні споруди - 1081 одиниць, насосні станції - 35 одиниць, водосховища - 9 одиниць.

Для створення надійної системи захисту населення й територій Закарпатської області у 2001 році було розроблено “Програму комплексного протипаводкового захисту в басейні річки Тиса у Закарпатській області на 2002 - 2006 роки та прогноз до 2015 року” [11], яка передбачала будівництво протипаводкових водосховищ як одного з основних елементів протипаводкового комплексу. Тільки на притоках річки Тиси в Закарпатській області передбачалось побудувати 39 таких водосховищ, що потребує великих витрат коштів і часу, оскільки висота гребель цих водосховищ коливається від 20 до 40 м. Висновки урядових комісій щодо паводків 1998 і 2001 років констатували недостатнє фінансування протипаводкових заходів, особливо щодо проектування й будівництва протипаводкових водосховищ (за 6 років не запроектовано жодного водосховища). Існують і інші чинники, що стримують реалізацію цих проектів [12,13]. У розвиток цього у 2006 році розроблено і затверджено державну програму [14], яка передбачає використання вже існуючих і будівництво нових протипаводкових польдерів і спеціальних протипаводкових ємкостей , що є ближчою і реальнішою перспективою здійснення регулювання стоку в даному регіоні. Тільки в Закарпатській області в басейні р. Тиси заплановано створити 24 одиниці нових протипаводкових польдерів та 42 одиниці спеціальних протипаводкових ємкостей.

Протипаводкові польдери або ємкості дозволяють значно знизити рівень води в річці на нижче розташованих ділянках під час проходження максимальних паводків за рахунок розвантаження частини паводкової витрати й акумуляції її на своїй площі, що суттєво зменшить небезпеку затоплення прилеглих земель та населених пунктів і руйнування регуляційних споруд. Особливості роботи таких споруд протипаводкових польдерів і ємкостей пов'язані з відводом значних витрат води з річки при невеликих питомих витратах води на водозливі водозабірної споруди, що призводять до їх надзвичайно великої довжини. Зазвичай, боковий відвід води з річки істотно ускладнює умови роботи водозабору. На роботу водозабору на ділянці його розташування можуть також впливати й руслові процеси в річці. Сьогодні досвіду проектування, будівництва і експлуатації водозаборів протипаводкових польдерів на річках Українських Карпат немає. Тому кожна така складна схема протипаводкового комплексу, яка включає до свого складу польдери, ємкості, бокові водозабори потребує їх моделювання для встановлення якісної та кількісної гідравлічної картини протікання води через такі споруди.

Поза сумнівом, особливу роль для вирішення цієї проблеми повинна відігравати вітчизняна наука, здійснюючи науковий супровід обґрунтування надійних протипаводкових заходів за рахунок вдосконалення конструкцій і методів розрахунку та екномічного обґрунтування типів гідротехнічних споруд для гірських та рівнинних річок [1,14,15].

Обґрунтування напрямків наукового супровду протипаводкових заходів у Закарпатській області. На кафедрі гідротехнічних споруд Національного університету водного господарства та природокористування (НУВГП) на замовлення Технічного управління Держводгоспу України протягом багатьох років виконували роботи з регулювання русел на передгірських ділянках річок Українських Карпат. Виконані за цей час розробки в галузі проектування, будівництва та експлуатаціїї регуляційних споруд частково вже використовують у проектних і виробничих організаціях Держводгоспу України. Про це свідчать результати наших попередніх робіт: видано науково - технічні звіти, шість відомчих рекомендацій із проектування, будівництва та експлуатації регуляційних споруд, п'ятнадцять авторських свідоцтв на винаходи, опубліковано науково-технічні статті, зроблено доповіді на республіканських і міжнародних конференціях; участь у виставках тощо.

У 1992 році кафедра гідротехнічних споруд сумісно з інститутами УкрНДІГіМ, Гідромеханіки АН України, Львівдіпроводгосп, Закарпатським облводгоспом зверталась до Мінводгоспу України з листом, у якому обґрунтовувалася необхідність виокремити як пріоритетний напрям розробку методики комплексного регулювання русел передгірських ділянок річок Карпат з урахуванням типів руслового процесу, розробку й впровадження у виробництво раціональних конструкцій регуляційних споруд і методів їх проектування. Наші пропозиції було схвалено, а пріоритетні з них відображено в державній програмі [16].

У 2004 році на кафедрі ГТС було відновлено актуальну тематику наукових досліджень щодо протипаводкового захисту, яку досліджуємо і дотепер. Сучасні лабораторні дослідження присвячено вивченню роботи спеціальних споруд протипаводкового комплексу (польдерів, ємкостей, бокових водозаборів), призначених для акумуляції паводкового стоку на заплавах, що забезпечує зменшення розрахункових рівнів у річці в період проходження паводку. Це унікальні протипаводкові споруди, які потребують детальних лабораторних досліджень.

Маючи досвід боротьби з паводками на річках Карпат, враховуючи наслідки паводків 1998 і 2001 років у Закарпатській області й взявши до уваги основні положення державних програм [11,14], на кафедрі ГТС розроблено перспективні робочі гіпотези наукового супроводу подальшого удосконалення регуляційних робіт і споруд на цих річках з метою здійснення надійного протипаводкового захисту. Нижче наводимо наші пропозиці та їх обгрунтування, що стосуються вирішення цих питань.

1. Комплексне регулювання річок, за нашим переконанням, повинно включати всі існуючі методи й схеми, які зарекомендували себе з позитивного боку під час боротьби зі шкідливою дією води, й повинні здійюснюватися з обов'язковим урахуванням руслових процесів за такими основними напрямками:

- оперативна робота служби прогнозування й повідомлення про паводки й повені;

- будівництво у верхів'ях річок регулювальних протипаводкових ємкостей і водосхвищ;

- реконструкція діючих і будівництво нових водозахисних дамб і всіх інших водорегулюючих споруд;

- влаштування протипаводкових акумулюючих польдерів у комплексі з боковими (або фронтальними) водозливами, огороджувальними дамбами і регуляційними спорудами;

- проведення реконструкції мостових переходів та водопропускних споруд на

автомобільних дорогах і на залізниці;

- водоенергетичний шлях регулювання стоку (розвиток малої

гідроенергетики з використанням накопиченої води в польдерах і ємкостях);

- обґрунтований режим роботи піщаних і гравійних кар'єрів;

- своєчасна розчистка русел річок.

У сучасних умовах ефективне комплексне регулювання річок Карпат стримується відсутністю загальної методики такого регулювання. Тому вважаємо за необхідне негайно приступити до комплексного регулювання річок Карпат з виконанням відповідних додаткових теоретичних, лабораторних і натурних досліджень. Проектування й будівництво протипаводкового комплексу доцільно виконати на одній з типових річок Українських Карпат з наступним розповсюдженням отриманого досвіду на інші річки цього регіону.

2. Локальне, аварійне регулювання русел річок з техніко-економічної точки зору є неефективним і його потрібно виконувати як вимушений виняток. Перспективним є поетапне регулювання русел на великій за протяжністю ділянці річки за розробленою проектною схемою їх регулювання. Кафедра має напрацювання принципових схем такого регулювання з урахуванням різних типів руслового процесу.

3. Під час проектування найвідповідальніших і складних об'єктів протипаводкового комплексу необхідно в обов'язковому порядку виконувати фізичне моделювання їх альтернативних варіантів, що може дати значний техніко-економічний ефект. Кафедра має всі необхідні умови для таких досліджень.

4. Кафедра може виконувати схематичне принципове проектування альтернативних варіантів регулювання русел, на основі якого, або з його використанням, проектна організація може розробляти детальний проект регулювання русла.

5. У проектах регулювання русел у обов'язковому порядку необхідно в якості альтернативних, розглядати раціональні конструкції регуляційних споруд, розроблені, зокрема, кафедрою, які обґрунтовано лабораторними дослідженнями й для проектування яких підготовлено методики гідравлічних та статичних розрахунків. Вказані конструкції охоплюють практично весь діапазон умов роботи і матеріалів регуляційних споруд, які зустрічаються на передгірських ділянках річокУкраїнських Карпат. Кафедра може взяти участь у впровадженні вказаних конструкцій на стадії їх проектування, будівництва та експлуатації.

6. Існуючі методи розрахунків місцевих розмивів вже не відповідають вимогам. На кафедрі розроблені методики розрахунку місцевих розмивів русла біля берегів і регуляційних споруд від яких значною мірою залежить ефективність роботи захисно-регуляційних споруд.

7. На кафедрі виконано пошукові роботи й видано рекомендації, які під- тверджують техніко - економічну доцільність застосування геотекстильних матеріалів у регуляційних спорудах. Це засвідчує і весь зарубіжний досвід у цій галузі. НУВГП може розпочати вирішення всього комплексу завдань, пов'язаних з впровадженням геотекстильних матеріалів у виробництво. Цьому сприяє те, що в м. Рівне є фабрика нетканих матеріалів, яка здійснює власне виробництво геотекстилю, і яка підтвердила свою згоду взяти участь в вирішенні окресленої проблеми.

8. Аналіз характеристик існуючих огороджувальних дамб, які зазнали катастрофічних пошкоджень під час проходження паводків в 1998 і 2001 роках в Закарпатській області, в тій чи іншій мірі виявилися недостатніми, що в багатьох випадках сприяло руйнуванню дамб [3,9]. Тому, на особливу увагу заслуговують виконані в НУВГП пошукові роботи, що дозволяють вважати можливим суттєве вдосконалення конструкцій ґрунтових водозахисних дамб із забезпеченням їх більшої надійності. Ми можемо розробити й впровадити у виробництво технологію пристрою в ґрунтових огороджувальних дамбах у формі щілинних водонепроникних діафрагм товщиною 10…20 см із використанням сучасних ущільнюючих гідроізоляційних матеріалів, що влаштовуються по осі дамб на всю їх висоту за допомогою прогресивних гідромеханічних струменевих землерийних машин. Створення таких діафрагм можливе під час реконструкції вже існуючих і під час будівництва нових огороджувальних дамб. Вони підвищують фільтраційну й статичну стійкість дамб, знижують рівень вимог щодо якості й ступеня ущільнення ґрунту в дамбі. Повністю може бути вирішено й проблему боротьби з землерийними тваринами, які збільшують небезпеку прориву дамб.

9. Хід ліквідації катастрофічних наслідків від паводків у Закарпатті показав недосконалість методів, матеріалів і пристроїв для захисту регуляційних споруд під час аварійних ситуацій. У зв'язку з цим кафедра може брати участь в розробці ефективної технології і засобів ліквідації наслідків руйнування регуляційних споруд після або в період проходження крупних паводків, у тому числі й з використанням нетрадиційних будівельних матеріалів. При цьому можна пропонувати габіонні ящики, трубчасті циліндричні габіони з литої сітки з полімерних матеріалів, полімерно-контейнерні баластові споруди.

10. Результати вивчення досвіду проектування, будівництва та експлуатації регуляційних споруд на річках Українських Карпат, зарубіжного досвіду, виконаних нами натурних і лабораторних досліджень, видані і підтримані фахівцями відповідні рекомендації дозволяють нам брати участь у розробці необхідних нормативних документів окремо з проектування, будівництва та експлуатації регуляційних споруд на річках Українських Карпат.

Висновки

Вирішення проблеми захисту від руйнівних паводків у Закарпатті можливе лише в межах усього басейну річки Тиси. Для цього потрібна концентрація наукового, технічного й фінансового потенціалу всіх учасників - країн, які розташовані в басейні річки Тиси. Україна має достатній науково-освітянський потенціал для вирішення цієї проблеми. Зокрема, кафедра гідротехнічних споруд НУВГП, якій виповнилося 75 років, має єдину в своєму роді лабораторну базу загальною площею 900 кв.м, яка сьогодні знаходиться в належному робочому стані, сучасний комп'ютерний центр; набутий безцінний досвід для виконання фізичного й математичного моделювання гідротехнічних споруд і гідравлічних процесів, інноваційні наукові доробки, можливість вести перспективні розробки щодо комплексного регулювання русел річок. Головне - кафедра гідротехнічних споруд ГТС має висококваліфікованих спеціалістів у галузі використання й регулювання водних ресурсів гірських річок, яким під силу вирішувати проблеми паводків, затоплень, шкідливої дії води на річках Українських Карпат.

Література

1. Галузева програма “Водне господарство України - 2010”. - К.: Держводгосп України, 1999. - 23с.

2. Горбань С.І. Паводок на Закарпатті. Погляд через 2 роки. - К.: Водне господарство України, № 3-4, 2000.- с. 41 - 44.

3. Закарпаття: Причини стихійного лиха. Експертний висновок щодо причин, які призвели до широкомасштабного прояву і важких наслідків катастрофічного паводку в Закарпатській області. Мінекобезпеки, МНС, Мінекономіки, Держбуд, Держкомгеологя, Держкомгідромет, Держводгосп, НАНУ, Держлісгосп, Закарпатська облдержадміністрація. - К.: Рятувальник, 1999. - 31с.

4. Пискливець С.В., Протиповеневий захист на річках Прикарпаття. - К.: Водне господарство України, №6, 1997.-с. 24.

5. Ободовський О.Г., Цайтц Є.С., Гребінь В.В., Обгрунтування комплексу протипаводкових заходів на р. Тересва. - К.: Водне господарство України, №5-6, 1998.-с. 31 - 33.

6. Бойко В.М., Кульбіда М.І., Сусідко М.М., Визначний дощовий паводок на річках Закарпаття в листопаді 1998р. - К.: Гідрологія суші.

7. Якушев А.І., Сучасні проблеми регулювання річок Українських Карпат. - К.: Водне господарство України, №3-4, 2000.-с.44 - 45.

8. Кирієнко І.І., Шинкарук Л.А., Щодро О.Є., Шляхи вдосконалення регулювання русел передгірських ділянок річок Українських Карпат. - К.: Екологія довкілля та безпека життєдіяльності, №1, 2002.-с. 30 - 34.

9. Ромащенко М.І., Савчук Д.П., Катастрофічна повінь і затоплення на Закарпатті у березні 2001р. - К.: Водне господарство України, №1-2, 2002.-с.4 - 10.

10. Чіпак В.П., Річки Закарпаття. Надбання і втрати. - К.: Рідна природа, №5-6, 2002.-с.48 - 49.

Размещено на Allbest.ru