Максимальные уровни на р. Барде Пермского края и их негативное влияние на прилегающую территорию

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МАКСИМАЛЬНЫЕ УРОВНИ НА Р. БАРДЕ ПЕРМСКОГО КРАЯ И ИХ НЕГАТИВНОЕ ВЛИЯНИЕ НА ПРИЛЕГАЮЩУЮ ТЕРРИТОРИЮ

Ларченко Ольга Викторовна,

кандидат географических наук, доцент

кафедры гидрологии и охраны водных ресурсов

географического факультета

Пермского государственного национального

исследовательского университета (ПГНИУ),

г. Пермь, Россия

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены причины возникновения максимальных уровней воды р. Барды у с. Бичурино Бардымского района Пермского края в период половодья и связанные с этим проблемы в эксплуатации зданий и сооружений. Предложены некоторые мероприятия для снижения максимальных уровней весеннего половодья.

Ключевые слова: водный режим, высшие уровни, половодье, затопление, живое сечение, рекомендации

половодье весенний здание эксплуатация

Основной задачей инженерной гидрологии является расчет и прогноз опасных явлений (далее -- ОЯ), причиняемых водной стихией человеку. Одним из таких ОЯ является формирование высоких уровней воды в период весеннего половодья, ведущее к затоплению селитебных территорий. Определение расчетных характеристик водотока для последующего выбора технических параметров проектируемых зданий и сооружений, прогнозирование гидрологических величин ведется в расчете на вполне определенный момент времени. По истечении какого-то периода времени условия, определяющие протекание процессов в природе, изменяются, а потому рассчитанные характеристики требуют пересмотра.

В статье рассмотрены причины возникновения максимальных уровней воды на р. Барда у с. Бичурино Бардымского района Пермского края в период половодья и связанные с этим проблемы в эксплуатации зданий и сооружений, рассчитанных на уровни n-летней давности. Работа основана на полевых исследованиях коллектива авторов в летние периоды 2008-2018 гг. [1]. Нами изучена возможность влияния на формирование половодья на р.Барде совокупности следующих естественных и антропогенных факторов:

1) особенности строения поймы и долины р. Барда, а также специфика ее водного режима и подземного питания;

2) перекрытие поймы насыпями автомобильных дорог, что приводит к снижению пропускной способности поймы;

3) обильное развитие на пойме кустарниковой растительности и значительная ее застройка;

4) низкая пропускная способность русла из-за сильного зарастания (до 80% площади сечения) и засорения.

Река Барда является левым притоком р. Тулвы, относится к бассейну р. Камы. Село Бичурино расположено в среднем течении реки. В связи с формированием высоких уровней воды на реке в пределах села и угрозой разрушения мостовых переходов в период половодий выполнено обследование реки.

Местность, прилегающая к долине реки на участке - среднехолмистая, слабо пересеченная (всхолмленная равнина), покрыта смешанным лесом с большими участками полей и пашен. Грунты глинистые.

Долина реки трапецеидальная, шириной 1,7-2,0 км, прямолинейная в плане. Склоны долины пологие, заняты полями и селитебными территориями с. Бичурино. Высота склонов 10-12 м. Дно долины занимает двусторонняя высокая пойма. Ширина поймы 500-900 м, практически ежегодно пойма затапливается на всю ширину. Поверхность поймы относительно ровная, элементы рельефа поймы не выражены. В пределах с. Бичурино на пойме отмечены старицы, заполненные водой. В прибрежной части пойма покрыта густым кустарником (ивняк). В центральной части правобережная пойма покрыта кустарником, перемежающимся с участками луговой растительности. Левобережная пойма сплошь застроена. Тип поймы - закрытая кустарниковая сырая. Ввиду пересечения поймы в пределах поселка многочисленными насыпями автомобильных дорог, строительства на пойме жилых домов, густой растительности, пропускная способность поймы очень низкая (рис. 1).

Рис. 1. Пойма р. Барда в пределах поселка застроена многочисленными жилыми домами

Русло извилистое, неразветвленное. Тип руслового процесса - свободное меандрирование. В период половодья движение воды происходит по староречьям на пойме, ниже морфоствора. Берега пологие, устойчивые, покрытые густым кустарником (ивняк). Ширина меженного русла изменяется от 20,0 до 30,0 м. Переходы от плесов к перекатам плавные. Преобладающие глубины на плесах - 0,8-1,2 м, на перекатах - до 0,5 м. В поперечнике русло корытообразной формы. По всей ширине русло зарастает водной растительностью на 50-80% площади водного сечения. Скорости течения - 0,2-0,3 м/сек. Дно илистое и песчано-илистое. В целом, пропускная способность русла очень низкая, отмечены застойные участки.

В пределах обследуемого участка реку Барда пересекают два моста - выше и ниже морфоствора.

Ширина первого моста составляет 9,80 м, длина - 35,5 м. Пролетное строение моста состоит из металлических труб, диаметром 0,3 м, объединенных между собой по плите проезжей части; сверху - деревянный настил (рис.2). Грузоподъемность моста 20 т. Под мостом русло чистое, высота от рабочего уровня воды до нижней кромки деревянного настила 3 м. Выше моста расположены три железных ледореза; русло замусорено. Мост функционирует и находится в удовлетворительном состоянии. Второй мост, находящийся ниже по течению - деревянный, длиной 6,80 м; выше моста находятся остатки одного деревянного ледореза. Ежегодно в период весеннего половодья вода поднимается на 2,0-2,8 м. На схеме р. Барда в пределах с. Бичурино (рис.3) темным цветом показана площадь затопления при наивысших уровнях в период половодья, которые наблюдались в 1979, 1982, 1997 гг. (установлено по опросу). В период половодья в отдельные годы перед мостом образуется скопление льда.

Рис.2. Мост через р. Барду выше морфоствора

Выше морфоствора пойму пересекает насыпь автомобильной дороги, под которой протекает ручей (без названия), шириной 1,0 м, глубиной 0,12 м. Берега невыраженные, собственные долина и пойма отсутствуют. Берега сплошь покрыты зарослями ивы и рогоза. Для пропуска расхода воды ручья под автомобильной дорогой устроен бетонный лоток. Лоток состоит из трех бетонных труб внутренним диаметром 1,3 м, забитых в нижней части на 40 см глиной. Ввиду интенсивной разгрузки грунтовых вод на склонах долины зимой сток по руслу ручья не прекращается, несмотря на малую площадь собственного водосбора. При этом в створе засоренного бетонного лотка русло ручья перемерзает. В результате зимой возникает обширная наледь выше насыпи автодороги и, как следствие, подтопление территории наледной водой в зимний период.

Рис.3. Схема затопления с. Бичурино в результате подъема вод р. Барды во время весеннего половодья (Н1%)

Для поперечного сечения русла установлен уровень его максимального наполнения. Для русла и поймы (отдельно правой и левой) построены зависимости ширины и площади поперечного сечения от высоты стояния уровня. При использовании полученных данных, определены средние скорости движения воды в русле водотока, лево- и правобережной частях поймы.

Коэффициент шероховатости принят равным п=0,065 (русла водотоков, сильно засоренные и извилистые; сравнительно заросшие). Для пойменных участков величина коэффициента шероховатости принята равной 0,200 (густой ивняк летом) [3].

Согласно произведенным расчетам максимальная пропускная способность русла при наибольшем его наполнении (на 0,6 м выше рабочего уровня), измеренного в меженный период, составляет 8,17 м3/сек.

Для р. Барда в створе с. Бичурино рассчитаны значения максимальных расходов весеннего половодья и дождевых паводков 1 и 10% обеспеченности. Расчеты выполнены в соответствии по редукционной формуле 5 согласно с СП 33-101-2003 [3]. Согласно расчетам максимальный расход весеннего половодья Q1%=133,3 м3/сек, Q10%=96,5 м3/сек. Максимальные расходы воды дождевых паводков Q1%=66,1 м3/сек, Q10%=39,6 м3/сек.

Уровень воды, соответствующий максимальному расходу весеннего половодья Р=1%, он составляет 95,18 м усл, что примерно на 1,0 м выше, чем уровень высоких вод, обозначенный по опросу местных жителей и на 5,0 м выше рабочего меженного уровня. Затоплению подвергаются селитебные территории и частично заливные луга, расположенные в пределах правобережной поймы реки Барда в начале села. Площади затопления представлены в таблице.

Площади затопления при прохождении максимальных расходов воды весеннего половодья (р. Барда) в пределах с. Бичурино

При прохождении максимальных расходов весеннего половодья 1% обеспеченности и подъеме воды на 2,5 м в зону затопления попадают 60 домов с общим числом проживающих 158 чел. При подъеме уровня на 2,0 м в зону затопления попадает 47 домов, с числом проживающих 125 чел. При подъеме уровня на 1,5 м в зону затопления попадает 1 дом, с числом проживающих 4 чел. При подъеме уровня на 1,0 и 0,5 м затопление жилых домов происходить не будет, затапливаться будут лишь пойменные земли и огороды.

Следует отметить, что при затоплении территории с. Бичурино затоплению подвергаются в основном огороды, надворные постройки, бани. В домах в результате повышения уровня подземных вод подтапливаются погреба, полы. Продолжительность затопления территории в период весеннего половодья составляет около трех - пяти дней. В результате подворового обхода, выполненного представителями администрации с. Бичурино, выяснено, что жильцы домов, попадающих в зону затопления, переживают этот период без переселения в другие помещения.

На основании обследования установлено, что на участке р. Барда в пределах с. Бичурино ежегодно в весенний период наблюдается подъем уровня воды, приводящий к затоплению селитебных территорий.

В совокупности, отмеченные ранее факторы приводят к значительным подъемам уровня воды: селитебные территории затапливаются и подтапливаются ежегодно, расстояние от воды до низа пролетов мостов не превышает 0,5 м, то есть является критическим.

Роль естественного фактора определить возможно только после изучения водного режима реки в целом, не ограничиваясь территорией с. Бичурино.

Для снижения максимальных уровней весеннего половодья рекомендуется проведение следующих мероприятий.

1. Увеличение пропускной способности поймы

Согласно произведенным гидравлическим расчетам левобережная часть поймы затапливается в среднем на глубину 1,45 м, а правобережная - 1,65 м. При этом расходы воды, которые должна пропустить лево- и правобережные части поймы при уровне соответствующем Q1% различны: в левобережной части - 12 м3/сек, а в правобережной - около 45 м3/сек.

Для пропуска воды в период половодья необходимо устройство под насыпями автомобильных дорог дополнительных водопропускных сооружений. Результаты гидравлических расчетов труб показывают, что при напоре воды, равным 2,0 м, внутренний диаметр трубы для пропуска воды на левобережной пойме должен быть не менее 1,75 м. На правобережной пойме при том же напоре необходимо предусмотреть заложение 4 труб с диаметрами 1,75 м и пропускной способностью 12 м3/сек каждая.

Увеличению пропускной способности поймы также будет способствовать ее расчистка.

Для борьбы с наледями на пойменных водопропускных сооружениях необходимо утепление наледей на зиму, расчистка их ото льда и снега в течение всей зимы и, в особенности, при подготовке к пропуску половодий.

1. Увеличение пропускной способности русла путем расчистки

Для этих целей должна быть произведена расчистка русла в границах всего села. Это будет способствовать снижение коэффициентов шероховатости в 2 раза и при одинаковых уклонах - увеличению расходов при одних и тех же уровнях воды.

1. Увеличение пропускной способности русла путем спрямления излучин

В пределах села русловой процесс представлен ограниченным меандрированием. При прочих равных условиях, устройство пропускных каналов, срезающих излучины, сократит длину потока в пределах села в 1,5 - 2 раза. Следовательно, от подобных мероприятий следует ждать и увеличения уклонов водной поверхности на ту же величину.

Предлагаемые мероприятия будут способствовать снижению негативных последствий вод на селитебные территории. Однако они не позволят полностью исключить ежегодное затопление во время весеннего половодья низкой поймы, т.е. части жилого сектора, поскольку планирование застройки выполнено без учета инженерно-гидрологических условий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Ларченко О.В., Морозова Г.В. Последствия антропогенного воздействия на русловые процессы на малых реках / Научное обозрение. Реферативный журнал. 2018.  № 2.  С. 35-43.

2.Чугаев Р.Р. Гидравлика: Учебник 4-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоиздат, 1982. 672 с.

3.СП 33-101-2003. Определение основных гидрологических характеристик. Москва: Госстрой России, 2004. 75с.

Размещено на Allbest.ru