Прогноз природных деформаций русел рек

Определение ожидаемых опасных бытовых деформаций (глубинных и в плане) русел рек у мостовых переходов называют прогнозом природных русловых деформаций.

Природные деформации русел, соответствующие типу реки по русловому процессу (рис. 16.5), имеют место независимо от наличия на реке тех или иных инженерных сооружений (в том числе, и мостовых переходов). Однако строительство инженерных сооружений на реках, приводящее обычно к нарушению бытовых условий жизни рек, может привести к изменению особенностей руслового процесса на участках, подверженных влиянию инженерных сооружений и часто приводит к изменению темпа русловых переформирований.

Рис. 16.5. Планы участков русел рек:
а - меандрирующей р. Куры; б - немеандрирующей р. Днепр; в - блуждающей р. Амударьи

При проектировании мостовых переходов нельзя ориентироваться на ситуацию, сложившуюся на реке в месте перехода на момент производства изысканий (что, к сожалению, нередко делается), а необходимо прогнозировать те неизбежные русловые переформирования, которые уже в ходе эксплуатации инженерных сооружений после их строительства, могут приводить к аварийным ситуациям, в том числе с возможными перерывами движения и соответствующими значительными экономическими потерями.

Ориентируясь на строгую инженерную классификацию рек по типам руслового процесса, разработанную в Гидропроекте К.И. Российским и И.А. Кузьминым и развитую применительно к мостовым переходам профессором О.В. Андреевым, можно сформулировать следующие основные правила проектирования мостовых переходов на реках различных типов.

Горные реки (каньоны) - это верховья рек в зоне эрозии. Отличаются узкими долинами и руслами, а также практическим отсутствием пойм. Русловой процесс характеризуется систематической врезкой дна русла в коренные породы, сопровождающийся уменьшением объемов выноса продуктов размыва на нижележащие участки реки, уменьшением уклонов и ширины русла.

При фундировании опор мостов в руслах рек-каньонов учитывают неизбежное понижение геодезических высот (отметок) дна, ожидаемое за расчетный срок службы мостового перехода. Темп врезки каньонных русел, величины которых могут достигать нескольких метров в столетие, прогнозируют на основе сопоставления съемок русел за разные годы или сопоставления гидрометрических кривых расходов на водомерных постах с достаточно длительными периодами наблюдений.

Равнинные немеандрирующие реки - это участки русел рек в зоне транзита. Характеризуются значительным поступлением наносов с вышележащих участков, практически неподвижным в плане и неизвилистым руслом, повторяющим повороты долины и относительно слабо развитыми поймами. Перенос руслоформирующих наносов на немеандрирующих реках происходит упорядоченно в виде медленно сползающих по течению крупных структурных скоплений наносов - побочней, попеременно примыкающих то к одному, то к другому берегу (см. рис. 16.5, б).

Природные русловые деформации немеандрирующих рек выражаются в перемещении вертикали с наибольшей глубиной в пределах русла с практически неподвижными берегами. При этом наибольшая бытовая глубина может разместиться у любой из русловых опор моста и еще больше возрасти при смещении под мост вершины побочня. Природные деформации русел таких рек прогнозируют на основе анализа русловых съемок, охватывающих участок русла с несколькими побочнями. Темп сползания побочней оценивают по результатам сопоставления топографических съемок русел или лоцманских карт за разные годы.

Проектируя мостовые переходы через немеандрирующие реки, при определении глубин фундирования опор мостов и разбивке их отверстий на пролеты учитывают возможное перемещение наибольшей глубины под любую из русловых опор, а также дополнительное увеличение наибольшей глубины русла D h за счет смещения под мост вершины одного из вышележащих побочней (рис. 16.6, а).

Рис. 16.6. Поперечные разрезы рек:
а - немеандрирующих; б - меандрирующих; в - блуждающих

Ширина русел немеандрирующих рек (в среднем постоянная в пределах зоны влияния мостового перехода) может несколько меняться в ту или иную сторону в разных расчетных створах. Эту относительную изменчивость ширины учитывают при детальных компьютерных расчетах (математическом моделировании) мостовых переходов. Поскольку русла немеандрирующих рек в основном повторяют повороты долины, то их извилистость при расчетах не учитывают.

Равнинные меандрирующие реки - это также участки русел рек в зоне транзита, но со значительно меньшим поступлением наносов с вышележащих участков. Характеризуются извилистыми руслами в плане (рис. 16.5, а), значительно развитыми поймами и наличием на них большого числа подковообразных староречий. Природные русловые деформации заключаются в боковых перемещениях русла, максимальная глубина которых может разместиться у любой из опор, а также в продольном смещении вертикали с наибольшей глубиной той излучины, на которой расположен мост. Продольные смещения излучин могут привести к увеличению кривизны той из них, на которой расположен мост и, в связи с этим, вызвать дополнительное возрастание наибольшей глубины. Природные русловые деформации меандрирующих рек наиболее точно прогнозируют на основе сопоставления топографических съемок или лоцманских карт разных лет, а также на основе обследования наиболее крутых излучин на участках русел рек, прилегающих к мостовым переходам.

При проектировании мостовых переходов через меандрирующие реки заглубление фундаментов опор предусматривают с учетом возможного смещения максимальной глубины русла под любую из опор, если у опоры нет ограничения размыва по геологическим условиям. При этом учитывают дополнительное углубление подмостовых русел за счет продольного перемещения наиболее глубокой части излучины под мост D h ' и углубление за счет увеличения ее кривизны D h " (рис. 16.6, б).

Русла меандрирующих рек характеризуются не только некоторыми изменениями их ширины относительно среднего ее значения в расчетных створах, но и извилистостью русла, не повторяющего изгибы долины. Поэтому при детальных компьютерных расчетах мостовых переходов через меандрирующие реки (математическом моделировании) обычно учитывают не только переменную ширину русла, но и его извилистость.

Предгорные блуждающие реки - это участки русел рек в зоне аккумуляции. Характеризуются неразвитыми поймами, либо полным их отсутствием и широкими, но относительно мелкими руслами. Руслоформирующие наносы, в избытке поступающие с вышележащих участков, располагаются в виде беспорядочных скоплений наносов (островов, осередков, отмелей и т.д.) разбивающих меженное русло на множество рукавов (рис. 16.5, в). Систематическое отложение наносов в руслах блуждающих рек приводит к необратимому повышению их дна, нередко выше окружающей местности. Природные русловые Деформации на мостовых переходах через блуждающие реки заключаются в возможном смешении максимальной глубины к любой из опор моста, в дополнительном увеличении максимальной глубины при смещении под мост наиболее крупных скоплений наносов и в систематическом повышении уровней воды, обусловливаемом повышением геодезических высот (отметок) дна русла при аккумуляции наносов. Природные русловые деформации блуждающих рек прогнозируют на основе анализа материалов русловых съемок разных лет и сопоставления гидрометрических кривых расходов на водомерных постах с достаточно длительными периодами наблюдений.

При проектировании мостовых переходов через блуждающие реки для безопасного фундирования опор мостов обязательно учитывают дополнительное увеличение максимальной бытовой глубины D h, связанное с перемещением под мост особенно крупных структурных скоплений наносов. Появление наибольших глубин следует ожидать у любой из опор мостов (рис. 16.6, в). Геодезические высоты проезда на мосту и подходах назначают с учетом необратимого поднятия уровней воды за расчетный срок службы моста.

Русла блуждающих рек излишне широки для переноса всего количества наносов, поступающих с вышележащих участков, поэтому отверстия мостов назначают такими, при которых река меняет тип руслового процесса на побочневый. При детальных компьютерных расчетах мостовых переходов через блуждающие реки (математическом моделировании) бытовую ширину русла принимают не по фактическим размерам его в створе перехода, а равной ширине, соответствующей изменению типа руслового процесса.

Методика учета природных деформаций русел рек с различным типом руслового процесса применительно к мостовым переходам разработана профессором О.В. Андреевым.

Дата добавления: 2015-06-04