Файл: Земляновский, Д. К. Общая лоция внутренних водных путей учеб. пособие.pdf

вышает 6—8 м и лишь у водохранилищ высоконапорных гидро­ узлов она больше. Так, например, амплитуда колебания уровней

наполняется стоком талых вод и уровень повышается на несколь­ ко метров. В течение лета и зимы происходит сработка воды и снижение уровня, соответственно меняются и судоходные глубины. Например, при снижении уровня на 3 м на Цимлянском водохра­ нилище движение судов в средней его части возможно только по фарватеру, а в нижней судоходство возможно вне фарватеров даже при снижении уровня на 5 м.

Колебания уровней воды во многом зависят от того, как ре­ гулируется сток водохранилища. В водохранилищах с многолет­

дующий год водохранилище может не восполнить израсходован­ ную воду, и уровень не достигнет прежних отметок.

Водохранилища с сезонным регулированием стока в период половодья обычно полностью восполняют запас воды, и уровень повышается до проектных отметок.

В период весеннего половодья уровень водохранилища обыч­ но превышает отметку НПУ на 20—70 см.

Водохранилища с недельным и суточным регулированием не могут перераспределять сток между отдельными годами и сезо­ нами. Амплитуда колебания их уровня не выше нескольких де­ сятков сантиметров.

При судовождении, особенно в весенний и осенний периоды, необходимо помнить о положении уровня и о глубине, соответст­ вующей этому уровню.

Течения. Течение воды в водохранилищах возникает под воз­ действием ветра и стока.

Рассматривать влияние стока на течение удобнее, разбив во­ дохранилище на три зоны. Первая — зона активного стока, она находится в приплотинной части водохранилища и имеет неболь­ шую протяженность. Скорости течения в этой зоне повышенные, особенно в период сброса в нижний бьеф весеннего паводка. Вто­

под непосредственным воздействием реки, поэтому здесь наиболь­ шие уклоны и скорости течения.

Особенно сильные течения на водохранилищах наблюдаются в половодье. В этот период скорость течения в узких местах мо­ жет превысить 1 м/сек. В центральных зонах водохранилища в половодье скорость течения бывает 0,5—0,8 м/сек, а у берегов —

0,3—0,5 м/сек.

90

На водохранилищах, подпор которых распространяется до вышележащего гидроузла, при попусках воды возникают тече­ ния. В этом случае в водохранилище, являющемся нижним бье­ фом верхней ГЭС, наблюдаются скорости течения, достигающие нескольких километров в час.

давления ветра на наветренные склоны волн. Скорость ветрового течения зависит от скорости ветра, продолжительности его дей­ ствия, скорости и направления предшествующих ветров, от глу­ бины и близости берегов и островов. Обычно скорость течения составляет 1—7% от скорости ветра. Например, в нижней зоне Цимлянского и Куйбышевского водохранилищ при ветре силой 8—13 м/сек (5—6 баллов) скорость дрейфового течения состав­ ляет 0,20—0,35 м/сек (0,7—1,2 км/ч).

Вследствие трения и разной плотности слоев воды ветровое течение на глубине затухает.

Направление и скорость дрейфовых течений часто меняются, особенно при слабых ветрах. Ветровые течения наблюдаются в удалении от берегов.

Вблизи берегов на ветровое накладывается течение, возникаю­ щее от стонов и нагонов воды.

Нагоны и сгоны. Нагонно-сгонные колебания уровней проис­ ходят под воздействием ветра. При ветре поверхностное течение поднимает уровень воды у наветренного берега. Разность уров­ ней вызывает в глубине водоема обратное— компенсационное течение, которое встречает сопротивление дна и поэтому имеет меньшую скорость, чем поверхностное течение. Нагон происходит до тех пор, пока разность в уровнях не усилит компенсационное течение настолько, что между ним и поверхностным течением ус­ тановится скоростное равновесие и уровень воды получит опре­ деленный уклон.

У глубоких водоемов с обрывистыми берегами живое сечение

поверхностным. Следовательно, у глубоких водоемов величина на­ гона воды будет меньше, чем у мелководных. Практически на глубоких водохранилищах ветровые перекосы водной поверхно­

Например, на Цимлянском водохранилище нагоны у берегов до­ стигают 20—30, а иногда 50—60 см. Нагоны вдоль водохранили­ ща составляют 70—100 см. На Рыбинском водохранилище раз­ ность уровней у противоположных берегов может достигать 1 м.

91

На приплотинном участке Горьковского водохранилища при на­ гонных ветрах уровень воды поднимается до 45 см выше НПУ.

При ориентировочных расчетах разность уровней зеркала во­ дохранилища при стонах и нагонах можно определить по форму­

При плавании по трассам, проходящим вблизи берегов водо­ хранилища, особенно в средней и верхней его зонах, необходимо учитывать влияние стонов и нагонов воды на глубину.

Сейши. Колебательные движения всей массы воды в водохра­ нилище или озере называются сейшами. Поверхность воды при этом приобретает уклон то в одну, то в другую сторону. Ось, во­

узловые (рис. 48, б) и т. д.

Сейши возникают при резких изменениях атмосферного дав­ ления, при грозе, резких изменениях силы и направления ветра, способных раскачать массу воды. Водная масса, стремясь воз­ вратиться в положение равновесия, приходит в колебательное движение. Колебания под воздействием трения постепенно зату­ хают. Траектории частиц воды в сейшах подобны траекториям, наблюдаемым в стоячих волнах.

Высота сейши бывает от нескольких сантиметров до метра, периоды колебаний — от нескольких минут до 20 и более часов. Например, в приплотинной части Цимлянского водохранилища наблюдаются одноузловые сейши с периодом 2 ч и высотой

5—8 см.

Переработка берегов и заиление водохранилищ. В водоеме различают береговую и глубинную области. Береговая область

92

состоит из берегового склона, побережья, береговой отмели и от­ сыпи (рис. 49).

После создания водохранилища под воздействием волнения происходит разрушение берегов. Продукты размыва крупных раз­ меров, откладываясь вблизи, образуют береговую отмель, а мел­ кие частицы переносятся в глубь водоема, постепенно оседая на дне.

В течение одного лета может обрушиться берег водохранилища шириной в несколько десятков метров, а длиной — несколько ки­ лометров.

Рост береговой отмели и разрушение берега продол­ жаются до тех пор, пока не создастся защитная отмель (пляж).

Размыв берегов зависит от многих факторов: харак­ тера волнения, рода грун­ та, крутизны склонов и от растительности. Скалистые берега менее подвержены разрушению. Однако на Братском водохранилище иногда обрушивается поло­

са берега в десятки метров шириной. Это вызвано образованием плывуна, возникшего вследствие разжижения мелкозернистых пы­ леватых грунтов. В результате происходит мощная просадка грунта, сопровождающаяся сползанием его в водохрани­ лище.

Еще более необычно обрушиваются берега в новом Вилюйском водохранилище, расположенном в зоне вечной мерзлоты. Об­ разование водохранилища привело к протаиванию мерзлого грун­ та, которое по прогнозу будет продолжаться в течение 50 лет, постепенно распространяясь в глубину и охватывая подводные склоны. В настоящее время происходит просадка грунтов, в бе­ регах образуются заполненные водой ниши с нависающими над ними незатопленными участками берега, обреченными на обру­ шение.

емкости и величины годового стока наносов. Очень быстро зано­

ходимо около 700 лет, а для заиления Иваньковского водохрани­ лища— не менее 1000 лет.

93

Режим перекатов в зоне выклинивания подпора. Длина под­ порного участка зависит от колебаний уровня воды в водохрани­ лище и распространяется на несколько десятков километров. Гребни перекатов, расположенных в зонах выклинивания подпо­ ра, нарастают. При высоком уровне река несет много наносов и намывает гребни. При низком уровне перекат размывается, но медленнее, чем в естественных условиях. Часть отложенных на­ носов может остаться несмытой до начала следующего паводка.

В зоне выклинивания подпора высота гребня перекатов воз­ растает на 30—35 см по сравнению с их высотой до создания подпора. Это уменьшает глубины, достигнутые при общем подъе­ ме уровня.

Порты-убежища. Искусственные или естественные рейды, пред­ назначенные для укрытия судов и плотов на период штормовой погоды, называют портами-убежищами.

Искусственные убежища сооружают путем дноуглубительных работ и строительства молов и волноломов. Естественные убежи­ ща размещают в долинах затопленных рек и оврагов. Портыубежища оборудуют причальными приспособлениями.

Русловой режим в устье естественных убежищ бывает иногда весьма сложным. У многих заливов вход со стороны водохрани­ лища быстро перекрывается наносами. При понижении уровня наносы обсыхают и выступают на несколько метров над уровнем, отделяя залив от водохранилища. Для поддержания убежищ в нормальных эксплуатационных условиях на их акваториях и на подходах к ним регулярно проводят траление и дноуглубитель­ ные работы.

Порты-убежища размещены на водохранилищах таким обра­ зом, чтобы при заблаговременном (шестичасовом) предупрежде­ нии о шторме суда и плоты могли укрыться в них.

Навигационные препятствия. Навигационные препятствия, за­ трудняющие плавание судов, делятся на временные и постоян­ ные. К временным относятся в основном гидрометеорологические препятствия (туман, волны, течения), а также такие, как, напри­ мер, рыболовные сети, блуждающие торфяные острова, льды и т. п. К постоянно существующим навигационным препятствиям относятся препятствия рельефа дна и берегов.

Навигационные препятствия могут быть преодолимыми, за­ трудняющими плавание, и непреодолимыми. Последние называ­

отмели, которые иногда далеко вдаются в водохранилище, умень­ шая его глубину. При плавании, особенно в первые годы после образования водохранилища, не следует приближаться к берегам.

94