|
49 диаметр фракции 2-3 мм, коэффициент неоднородности 2,0). Работающий в таких условиях подрусловой водозабор для г. Варшавы на протяжении ряда лет не снижает своей производительности. Недоучет особенностей деформации русла реки при изысканиях и проектировании, нарушение их в процессе эксплуатации инфильтрационных водозаборов обуславливает уменьшение фактической производительности сооружений по сравнению с расчетными значениями. С целью более полного исследования этого вопроса в 1965-1969 гг. были проведены наблюдения за влиянием русловых деформаций дна и берегов потока на производительность инфильтрационных водозаборов, построенных для водоснабжения г. Красноярска на р. Енисей. Отметим, что в последнее время в речной гидравлике стали намечаться пути качественной оценки русловых деформаций и применение расчетных методов для определения изменений форм русла в открытых потоках. Так, М.З. Факторович на основе обобщения и развития существующих представлений о взаимосвязи между потоком и его ложем схематизировал общий процесс русловых деформаций, что позволяет вплотную подойти к инженерному построению базисных схем изменения конфигураций русла с учетом заданной концентрации взвешенных наносов. Подобные попытки предпринимаются все чаще и чаще, а тенденция связи между качественными анализами гидрологических явлений и их количественной оценки проявляются все отчетливее. Это подтверждается фундаментальными монографиями К.В. Гришанина и А.В. Караушева, в которых приведены обзор и анализ имеющихся ранее работ по этому вопросу. Очень слабая Кольматация, практически не сказывающаяся на работе водозабора, может иметь место при малой мутности речных вод, интенсивных процессов переформирований русла и малых скоростях инфильтрации. Сильной и быстрой кольматации способствуют, наоборот, большая мутность речных вод, вялый ход руслообразующих процессов, большие скорости инфильтрации. В неблагоприятных для работы инфильтрационных водозаборов условиях их производительность может резко снижаться в первые годы эксплуатации. Для оценки этого явления уместно воспользоваться предложенным М.А. Великановым безразмерным критерием устойчивости отложений деформируемого материала в речном русле: 1.38 9 . РЦ -1000 Н у где й диаметр русловых фракций, мм; ./ и Н уклон и средняя глубина потока, м {О/УЮОО число В.М. Лохтина); <р параметр турбулентности, определяемый, по В.Н. Гончарову, в зависимости от диаметра русловых фракций. Значения Кп для верхнего и нижнего участков красноярского плеса Енисея, соответственно с устойчивой и неустойчивой работой инфильтрационных водозаборов, оказались при руслоформирующих расходах |
4.6. Влияние русловых деформаций на термоколыиатацию, подвижность аллювиальных отложений и синхронность пиков жидкого и твердого стоков Многолетняя практика эксплуатации водозаборов показывает, что эффективность сооружений, конструктивно выполненных по однотипным проектам, неодинакова, а интенсивность фильтрации в значительной степени зависит от руслоформирующих процессов на выбранном участке реки и гидрологического потока. По В. М. Григорьеву, отложения наносов и глубин, образование отмелей и уплотнение грунта на дне реки за счет переформирований русла сопровождаются снижением инфильтрации, а следовательно, и производительности водозабора. Периодическая деформация верхнего слоя русловых отложений, усиливающая инфильтрацию, наоборот, благоприятствует работе водозаборов. Таким образом, характер руслоформирующих процессов в зоне действия водозаборов играет важную роль и определяет правильный выбор участка реки для их размещения. Кольматация русловых аллювиальных отложений в зоне действия инфильтрационных водозаборов протекает обычно с образованием слабопроницаемой прослойки не в поверхностном слое, а на некоторой глубине в фильтрующей толще. Поверхностный слой при этом за счет деформации русла остается чистым и формируется по принципу самоотмостки в основном из крупнозернистых фракций. На р. Висле (ПНР) деформациям и переформированию подвергается фильтрующий слой грунта на глубине до 3,0 м (крупнозернистый песок с коэффициентом фильтрации 40 м/сут, средний диаметр фракций 2-3 мм, коэффициент неоднородности 2,0). Работающий в таких условиях подрусловой водозабор для г. Варшавы на протяжении ряда лет не снижает своей производительности. Недоучет особенностей деформаций русла реки при изысканиях и проектировании, нарушение их в процессе эксплуатации инфильтрационных водозаборов обуславливает уменьшение фактической производительности сооружений по сравнению с расчетными значениями. С целью более полного исследования этого вопроса в 1965-1969 гг. были проведены наблюдения за влиянием русловых деформаций дна и берегов потока на производительность инфильтрационных водозаборов, построенных для водоснабжения г. Красноярска на р. Енисей. Отметим, что в последнее время в речной гидравлике стали намечаться пути качественной оценки русловых деформаций и применения расчетных методов для определений изменений форм русла в открытых потоках. Так, М. Э. Факторович на основе обобщения и развития существующих представлений о взаимосвязи между потоком и его ложем схематизировал общий процесс русловых деформаций, что позволяет вплотную подойти к инженерному построению базисных схем изменения конфигураций русла с учетом заданной концентрации взвешенных наносов. Подобные попытки предпринимаются все чаще и чаще, а тенденция связи между качественными анализами гидрологиче93 ских явлений и их количественной оценки проявляется все отчетливее. Это наглядно подтверждается фундаментальными монографиями К. В. Гришанина и А. В. Караушева, в которых приведены обзор и анализ имеющихся ранее работ по этому вопросу. Очень слабая кольматация, практически не сказывающаяся на работе водозабора, может иметь место при малой мутности речных вод, интенсивных процессах переформирований русла и малых скоростях инфильтрации. Сильной и быстрой кольматации способствуют, наоборот, большая мутность речных вод, вялый ход руслообразующих процессов, большие скорости инфильтрации. В неблагоприятных для работы инфильтрационных водозаборов условиях их производительность может резко снизиться в первые годы эксплуатации. Для оценки этого явления уместно воспользоваться предложенным М. А. Великановым безразмерным критерием устойчивости отложений деформируемого материала в речном русле: к = Ц8 ршооо * Р I. Н ] 1 где И диаметр русловых фракций, мм; ^ и И уклон и средняя глубина потока, м (Э/Л • 1000 число В. М. Лохтина); (р параметр турбулентности, определяемый, по В. Н. Гончарову, в зависимости от диаметра русловых фракций. Значения Кп для верхнего и нижнего участков красноярского плеса Енисея, соответственно с устойчивой и неустойчивой работой инфильтрационных водозаборов, оказались при руслоформирующих расходах равными 2,3 и 4,0 (в случае единичной глубины речного потока считается, что при /С„<0,5 наносы взвешиваются в толщу потока, при Кп > 1,25 русла рек устойчивы, при /Гя= 1,00,75 равновесны и при Кп < 0,5 неустойчивы). Таким образом, верхний участок красноярского плеса р. Енисей, характеризующийся относительно эффективной работой инфильтрационных водозаборов с подхватыванием наносов потоком, имеет критерий устойчивости отложений деформируемого материала в речном русле Кп приблизительно в два раза меньший, чем на нижнем участке, где водозаборы постепенно снижают свою производительность из-за кольматации русловых отложений в зоне их действия в неустойчивом (с оседанием наносов) русле. В целом можно сделать вывод, что мощный слой галечнико-гравийных и аллювиальных отложений на островах в русле р. Енисей у г. Красноярска технически оправдывает строительство инфильтрационных водозаборов для водоснабжения города. Однако, несмотря на большую водообильность русловых отложений и весьма высокие (800-1000 м/сут) коэффициенты фильтрации водоносных толщ на островах и в русле реки, интенсивные режимы откачек из водозаборов вызвали снижение дебитов некоторых из них. Наглядным примером служит водозабор на о. Сосновом, производительность которого в течение 94 |