Исследование русловых процессов на участке река Ангара от 40 до 70 км в нижнем бьефе Иркутской ГЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГОУ ВПО

Новосибирская государственная академия водного транспорта

Факультет ГТ

Кафедра ВИиГ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к дипломному проекту

на тему: Исследование русловых процессов на участке река Ангара от 40 до 70 км в нижнем бьефе Иркутской ГЭС

Дипломант: И.Ю. Воробьёв

Руководитель: А.А. Перфильев

Консультанты: В.Н. Ботвинков, А.Ю. Жук, Ю.С. Кухта

Зав. кафедрой: В.А. Седых

г. Новосибирск, 2006

Содержание

Введение

1. Физико-географические характеристики рассматриваемого участка р. Ангара 40 - 70 км

1.1 Краткая характеристика бассейна р. Ангара

1.1.1 Рельеф и геологическое строение бассейна

1.1.2 Почвы и растительность

1.1.3 Климат

1.1.4 Зимний режим

1.1.5 Водный режим р. Ангара

2. Анализ русловых деформаций

2.1 Факторы русловых деформаций

2.2 Исходные данные

2.3 Гидроморфологическая характеристика русла реки Ангары на участке 40 - 70 км

2.4 Плановые деформации

2.5 Максимальные глубины потока

2.6 Методика вычисления просадки уровня

2.6.1 Просадка уровня

3. Распределение расходов воды по рукавам русла и поймы

3.1 Оценка распределения потока по длине участка при низких и высоких уровнях за 1936, 1964, 1977, 1989 гг.

4. Оценка русловых деформаций

4.1 Методика расчета объемов деформаций

4.1.1 Оценка объемов деформаций

4.1.2 Оценка деформаций в Иданской протоке, 1964 - 1989 гг.

4.1.3 Деформации в Голуторовской протоке

Заключение

Список использованной литературы

Приложение А. Измеренные данные русла реки Ангара 40-70 км по лоциям 1936 года (М 1:25000)

Приложение Б. Измеренные данные русла реки Ангара 38-71 км по лоциям 1964 года (М 1:25000)

Приложение В. Измеренные данные русла реки Ангара 38-71 км по лоциям 1974 года (м 1:10000)

Приложение Г. Измеренные данные русла реки Ангара 38-71 км по лоциям 1994 года (м 1:10000)

Введение

К настоящему времени Ангара относится к рекам повышенных антропогенных нагрузок. На участке 200 км от о. Байкал расположены три высокоурбанизированых центра: г. Иркутск, Ангарск, Усолье-Сибирское.

Ангара от Иркутска до Усолья-Сибирского пересекает наиболее освоенную в экономическом отношении часть Верхнего Приангарья, А.Д. Князев [9]. Практически, на всем протяжении пути по левому низменному берегу между рекой и железной дорогой, ненадолго прерываясь, тянется индустриальный пейзаж: жилые кварталы и промышленные объекты, порты и пристани, дачи, садоводства. Отличительной чертой речного участка является оживленное судоходство. Суда Восточно-Сибирского речного пароходства и других предприятий перевозят миллионы тонн различных грузов: нерудные строительные материалы, лес в плотах и судах, уголь, нефтепродукты и т.д.

Через 24 км водного пути от Иркутска справа в Ангару впадает р. Куда, на берегу которой находится село Усть-Куда. Напротив Усть-Куды и дальше вниз по левому берегу Ангары расположен поселок Мегет, а за ним уже открывается панорама Ангарска. На 20 км, почти от Мегета и до устья второго крупного притока - Китоя, протянулась промышленная зона Ангарска.

Река Ангара служит источником водоснабжения расположенных на берегах предприятий, поселков и городов. Это крупная транспортная артерия. В пределах участка в течение 40 лет ведется добыча песчано-гравийной смеси из русла для обеспечения этим материалом железобетонных заводов, строительных предприятий и организаций городов Иркутска, Ангарска и ряда других.

Любые нарушения, из перечисленных выше, естественного руслового режима приводят к значительным русловым деформациям и к изменению отметок и уклонов водной поверхности, глубин потока, ширины русла, что приводит к неблагоприятным условиям для работы гидротехнических сооружений. Наиболее сильное воздействие на русловые процессы реки оказывают инженерные сооружения и мероприятия, Б.Ф. Снищенко [14].

Объектом исследования в работе является участок русла реки Ангара с 40 по 70 км.

Целью дипломной работы является изучение изменения основных характеристик русла: ширины, глубины и площади поперечного сечения; оценка деформаций очертания берегов и размеров островов в естественном состоянии и под влиянием антропогенных факторов, включающих зарегулированность режима, карьеры; определение объемов деформаций вызванные этими факторами для дальнейшего использования этих данных в практических целях.

Методология исследования заключается в измерении морфологических характеристик русла по лоциям, за различные годы, при помощи линейки и палетки, построение и анализ кривых расходов воды многолетнего периода с определением параметров кривых аналитическим способом.

Результатом работы является выявление значительных изменений в русле и пойме р. Ангара на рассматриваемом участке в результате антропогенной нагрузки.

1. Физико-географические характеристики рассматриваемого участка р. Ангара 40 - 70 км

1.1 Краткая характеристика бассейна р. Ангара

Бассейн р. Ангары расположен в южной части Восточной Сибири. Река Ангара, включая бассейн озера Байкал, имеет площадь водосбора 1039000 км² (без озера Байкал 468000 км²), И.Н. Иванов [7].

Бассейн Ангары, от истока до устья, имеет вытянутую, с юго-востока на северо-запад форму. Он простирается по долготе на 950 км, по широте на 750 км. Расстояние от истока од устья Ангары по прямой составляет 1020 км. Соседними бассейнами являются: на юге - Байкальский, на западе и севере - Енисейский, на востоке - Ленский, А.И. Антипов [1].

Водораздельная линия бассейна на юге и юго-западе проходит по северо-западному отрогу Хамар-Дабан, Большому Саяну, хребтам Удинскому, Агульскому и Енисейскому кряжу. На севере и северо-востоке от Енисейского кряжа до Илимского хребта граница бассейна проходит по водоразделу между протоками Ангары и Подкаменной Тунгуски. На востоке водоразделом являются Илимский и Березовый хребты, Онотская возвышенность и Приморский хребты.

Ангарский бассейн имеет густую речную сеть. Здесь насчитывается свыше 51 тысячи водотоков общей протяженностью порядка 220 тыс. км. Основную часть гидрографической сети составляют малые реки длиной менее 10 км. Длину свыше 200 км имеют 20 рек, а более 500 км - всего 6 рек (сама Ангара, Чуна, Бирюса, Ока, Илим, Ия). Слева Ангара принимает многоводные основные притоки, берущие начало в горах Восточного Саяна - Иркут, Китой, Белую, Оку, Ию и Тасееву. Правые притоки, стекающие с невысокого Средне-сибирского плоскогорья, коротки и маловодны, за исключением более крупного Илима.

1.1.1 Рельеф и геологическое строение бассейна

Ангарский бассейн расположен в южной части Среднесибирского плоскогорья и охватывает значительную часть северных склонов Восточного Саяна, А.И. Антипов [1].

Высоты в пределах бассейна изменяются от 3491 м (гора Мунку-Сардык) до 76 м (устье Ангары).

В орографическом отношении территория бассейна делится на две части: большую - равнинную, лежащую в пределах юго-западной окраины Средне-Сибирского плоскогорья, и меньшую, занятую горами Восточного Саяна и отрога Хамар-Дабана.

Рельеф Средне-Сибирского плоскогорья разнообразен: в одних местах - это плоская аллювиальная равнина, в других - горная страна. Высоты здесь колеблются от 1022 м (вершина Ангарского кряжа) до 500 м (Бирюсинское плато).

Около четверти территории бассейна занято горами Восточного Саяна и лишь незначительная часть на юге - отрогами хребта Хамар-Дабан.

Самая высокая точка Восточного Саяна гора Мунку-Сардык (3491 м). Рельеф отрогов Хамар-Дабан отличается меньшей расчлененностью поверхности по сравнению с Восточным Саяном и меньшими абсолютными отметками.

В пределах Ангарского бассейна залегают породы разнообразного возраста почти всех систем геологической шкалы (от докембрийской до четвертичной).

В горных областях Енисейского кряжа Восточного Саяна и Прибайкалья широко распространены породы архейского и протерозойского возрастов. В Енисейском кряже это кристаллические сланцы, в южной части Восточного Саяна в бассейнах рек Ии, Оки и Белой - гнейсы, магматиты, мрамора, а в верховьях рек Бирюсы, Белой, Урика - сланцы, кристаллические известняки и кварциты. Мощность отложений архея и протерозоя измеряется несколькими километрами.

Осадочные образования представлены отложениями кембрийской системы. Правобережье Ангары от Уды до водораздела с Илимом, пространство между Ангарой и Окой, долину Илима от верховьев до устья Игирма слагают песчано-мергелистые отложения.

Ордовинские отложения занимают большие пространства центральной части бассейна. Они представлены мергелями, аргелитами, песчаниками, известняками. Силурийские отложения представлены красноцветными породами.

Третичные отложения сохранились на небольших участках в Восточной части бассейна.

Для рассматриваемого участка р. Ангара с 40 до 70 км характерны мягко очерченные положительные формы рельефа. Слагается осадочными породами, перекрытыми современными отложениями речной сети. На участке реки с 40 до 55 км рельеф холмистый, эрозионно-аккумулятивный, его положительные формы представлены невысокими (относительно дна долины от 60 до 100 м) холмами с пологими склонами, плоскими или округленными вершинами. Отрицательные формы рельефа имеют вид широких долин с комплексом аккумулятивных террас. На участке реки 55-70 км рельеф берегов относится к переходной области. Равнина плоская, слабоволнистая. Абсолютные высоты местности колеблются от 350 до 450 м. Относительно дна долин водоразделы возвышаются на 60 - 80 м. В месте слияния р. Ангары с р. Китой коренной левый борт долины отступает от реки на 10-12 км. Правый борт долины, наоборот, подходит близко к реке, довольно круто спускаясь к урезу воды.

1.1.2 Почвы и растительность

Почвы Ангарского бассейна отличаются большой пестротой и разнообразием. На равнинной части бассейна наибольше распространение имеют дерново-лесные, подзолистые и серые лесные почвы. В центре и на севере равнинной части бассейна преобладают дерново-подзолистые почвы. Основную часть Иркутско-Черемховской равнины занимают серые лесные почвы, А.И. Антипов [1].

Почвы Восточного Саяна подчиняются закону вертикальной поясности и распространены от 1500 до 1700 м. Выше почвенный покров отсутствует.

На отметках от 900 до 1700 м преобладают подзолистые и дерново-подзолистые почвы. Большие площади заняты торфяно-подзолистыми почвами.

На высотах от 600 до 900 м распространены горно-лесные и мерзлотно-болотные почвы.

Северная часть относится к подзоне южной тайги, где преобладают светлохвойные леса с небольшим распространением сосны. На водоразделах встречаются темнохвойная тайга (еловые, пихтовые, кедровые леса).

Восточно-Саянская часть представляет горно-таежный комплекс. В высокогорной части выше 1400 м господствует лишайниковая горная тундра. В горно-таежном поясе преобладают хвойные леса, поднимающиеся по склонам до 1500 м, А И. Антипов [1].

1.1.3 Климат

Своеобразие климата бассейна р. Ангара определяется его положением в центре материка, значительной поднятостью над уровнем моря и сложностью орографии.

В зимний период над территорией бассейна образуются малоподвижные мощные антициклоны, обуславливающие морозную, малооблачную и тихую погоду с небольшим количеством осадков. Летом развивается циклоническая деятельность, с которой связано выпадение значительного количества осадков.

Годовые суммы осадков изменяются от 350 мм (бассейн р. Куды) до 900мм на наветренных склонах Восточного Саяна. На остальной части территории суммы осадков колеблются от 400 до 500 мм. Твердые осадки выпадают с октября по апрель и составляют 23 - 40 %, жидкие осадки с мая по сентябрь - 60-75 %, годового количества осадков.

Средняя годовая температура воздуха изменяется от минус 0,9 °С до 6,5 °С. Период с отрицательными средними месячными температурами воздуха продолжается с октября по апрель, а в верхнем течении Ангары с ноября по март. Самым холодным месяцем является январь (минус 20 °С на юге и минус 30 °С на севере). Наиболее высокие температуры в июле от 16 до 18 °С на равнинной части бассейна.

Снежный покров по большей части территории образуется в середине октября и разрушается в третьей декаде апреля (180-190 дней). Максимальная высота снежного покрова 10-15 см на открытых участках и 80 см в лесу.

1.1.4 Зимний режим

Зимний режим Ангары до сооружения каскада ГЭС имел своеобразный характер. Наступление ледостава происходило с опозданием по сравнению с другими реками Восточной Сибири, протекающими на той же широте в сходных климатических условиях. Река Ангара у Братска замерзала позднее Енисея, у Красноярска - позднее на 0,5 месяца, р. Лены, г. Киренск - на 1 месяц. До строительства каскада Ангарских ГЭС ледяной покров образовывался последовательно, начиная с низовьев реки вверх по течению. Перед ледоставом на всем протяжении реки наблюдался сравнительно длительный период шуголедохода, А.И. Антипов [1].

Формирование ледяного покрова, как правило, сопровождалось образованием зажоров, повышающих уровни воды в реке и снижающих скорости течения. В результате уменьшается пропускная способность сечения реки. Уровень воды поднимается, образуется подпор, снижающий уклоны водной поверхности на вышерасположенном участке реки и обеспечивающий продвижение кромки льда вверх по реке.

Весенний ледоход начинался в истоке реки раньше, чем на нижерасположенных участках и постепенно продвигался вниз по течению, сопровождаясь в среднем и нижнем течении мощными заторами льда. Вскрытие Ангары у Иркутска происходило в среднем 5 апреля.

Процесс вскрытия Ангары в бытовых условиях начинался размывом и смещением кромки льда вниз по течению под влиянием. относительно теплой байкальской, воды и ослабления морозов. Одновременно с этим в стрежневой части реки появлялись промоины, а у берегов - закраины. На всем верхнем участке реки от истока до Иркутска вскрытие происходило путем постепенного таяния ледяного покрова на месте без значительного ледохода и заторов льда. Процесс вскрытия на средней и нижней Ангаре сопровождался мощными заторами с большими подъемами уровня воды, превышающими эажорные уровни. На заторных участках лед выдавливался на берега, оставляя навалы высотой до 8-10 м, которые таяли в течение всей первой половины лета. Средняя дата очищения реки ото льда в истоке - 6 апреля, а в устье - 25 мая.

Своеобразный и ярко выраженный характер зимних явлений на р. Ангара коренным образом изменился после сооружения каскада ГЭС. Процессы замерзания и вскрытия реки в зонах подпоров от гидроузлов приобрели черты, сходные с режимом озерных водоемов Восточной Сибири.

Вскрытие на рассматриваемом участке реки Ангара стало происходить в более ранние сроки из-за повышения температуры воды в результате теплых промстоков и повышения расходов воды в зимний период.

Более позднее замерзание и раннее вскрытие привели к сокращению продолжительности ледостава Ангарска на участке от 40 до 58 км от 106 до 24 дней.

Сплошной ледяной покров образуется ниже 58 км, что препятствует свободному прохождению шуги. Здесь образуются зажоры льда, которые приводят к подтоплению территории и перераспределению стока между основным руслом и протоками.

1.1.5 Водный режим р. Ангара

До начала гидротехнического строительства, в пятидесятых годах, большая площадь и объем водной массы оз. Байкал перераспределяли сток с площади бассейна озера, тем самым, создавая в истоке р. Ангары равномерность режима. Поэтому расходы воды были более постоянными во времени, чем на других реках.

Согласно данным ежегодников средний годовой расход р. Ангара за период с 1936 по 1989 гг. составил 1870 м³/с, с колебаниями средних месячных от 2500 м³/с (сентябрь) до 1100 м³/с (апрель). Режим расходов и уровней определяет условиями работы ГЭС, которые соответствуют "Основным положениям правил" (таблица 2.1).

Уровенный режим в период открытого русла полностью соответствовал режиму расходов. В осенний ледоходный и зимний периоды, а также в начале весеннего ледохода это равновесие часто нарушалось зажорными явлениями.

Таблица 1.1 - Параметры нижнего бьефа Иркутской ГЭС по "Основным положениям правил"

№ п/п	Наименование показателей	Величина
1	Уровни нижнего бьефа, м БС
А	Максимальный при пропуске половодий расчетной обеспеченности Р - 1 % Р - 5 %	429,2 428,1
Б	Минимальный навигационный среднесуточный	426,3
В	Наинизший, при суточном регулировании водного транспорта	425,7
2	Расход воды, м3/с
А	Максимальный ниже устья р. Иркут (по условиям безопасности)	6000
Б	Расходы нижнего бьефа Р - 1 %, 5 %, 10 %	3200
В	Минимальный навигационный (среднесуточный)	1500
Г	Минимальный санитарный (среднесуточный)	1200

Для годового хода уровней воды р. Ангары характерно чередование подъемов и спадов в теплый период года и низкое стояние в холодный. Весенний подъем уровней воды начинался за 5-10 дней до вскрытия реки и приходился на середину апреля - первую половину мая. Продолжительность стояния высоких уровней колебался от 30-40 дней до 60-70 суток (рисунок 2.3). Наблюдение за уровнями воды производились на гидропостах, расположенных на различных участках реки Ангара. Данные по некоторым из них приведены в таблице 1.2.

Пост г. Ангарск - расположен на восточной окраине п. Суховская, в 500 м, выше водозабора в ухвостье острова Красавец. Свайный пост находится на левом берегу. В 2,5 км выше водомерного поста расположен водозабор

Таблица 1.2 - Основные сведения о гидропостах на р. Ангара

№	пост	Расстояние от устья, км	Площадь водосбора, кмІ	Период действия	Отметка нуля БС, м
				откр.	закр.
1	Иркутская ГЭС	1717	573000	30.05.56	Действ.	425,56
2	Кривая	1700	598000	15.03.45	03.06.61	405,31
3	Грязнуха	1704	598000	05.08.60	01.02.62	405,31
4	п. Суховская	1700	598000-	02.04.80	Действ.	408,80
5	г. Ангарск	1667	598000	8.05.62	Закрыт в 1986 г.	408,82
6	Усть-Балей	1659	599000	4.12.64	5.04.82	405,70

Режим уровней на рассматриваемом участке обусловлен работой гидроэлектростанции и притоков рек Иркут, Ушаковка, Куда, Китой. По данным о среднегодовых расходах воды для оценки водности была построена интегральная кривая (рисунок 1.1). Анализ показал, что самыми маловодными периодами были: 1944 - 1948 гг., 1951 - 1966 гг. 1976 - 1980, 1989 - 1990, 1995 - 2000 гг., а многоводными: 1936 - 1944 гг., 1948 - 1951 гг., 1966 - 1976, 1981 - 1988, 1991 - 1994 гг.

С 1956 г. в течение 7 лет происходило наполнение Иркутского вдхр., поэтому в нижний бьеф сбрасывались небольшие расходы воды (рисунок 1.3). В маловодный период с 1976 - 80 гг. произошла полная сработка полезного объема (объем между нормальным подпорным горизонтом и уровнем мертвого объема) Иркутского водохранилища, И.Н. Иванов [7].

Обычно высота подъема за период половодья составляла в годы с наивысшим уровнем воды от 5,0 до 8,5 м, в годы с наинизшими от 0,5 до 1,0 м. Весной ход уровня на реке обычно представлен несколькими пиками, а в начале июля начинали выпадать осадки, которые вызывали повышение уровня воды. Наибольшие амплитуды летних паводков составляли от 3 до 5 м, в маловодном от 1,5 до 2 м (в соответствии с рисунком 1.2).

Рисунок 1.1 - Разностная интегральная кривая расходов воды, в створе ИГЭС

Рисунок 1.2 - График колебания среднемесячных уровней воды в створе в/п Ангарск,1945 - 2000 гг.

Рисунок 1.3 - Комплексный график, за многоводный 1971 г., в/п Ангарск

2. Анализ русловых деформаций

2.1 Факторы русловых деформаций

ангара рельеф геологический деформация

Все речные инженерные сооружения и мероприятия, Б.Ф. Снищенко [14] предлагает разделить по степени их воздействия на русло реки - активные и пассивные (таблица 2.1). Первые оказывают ощутимое влияние русловые процессы и тем самым вызывают ту или иную перестройку русловых форм. Они изменяют характер и темп их динамики. Вторые не оказывают заметного влияния на русловые процессы, но их безаварийная гарантийная работа обеспечивается в случае удачного обоснования расположения, позволяющего избежать нежелательных воздействий русловых деформаций хотя бы на какой-то намеченный период.

Таблица 2.1 - Классификация речных инженерных сооружений

Активные	Пассивные
I категория	II категория	Бесплотинные водозаборы
Плотины	Русловыпрямительные сооружения	Водосбросы, выпуски сточных вод
Мостовые переходы	Капитальные судоходные прорези, спрямление русел	Переходы через реки трубопроводов, дюкеров, ЛЭП, линий связи
Отъем стока из рек при его переброске	Русловые перемычки	Малые судоходные сооружения - прорези, подводные траншеи, портовые акватории
Обводнение рек при переброске стока	Русловые и пойменные карьеры аллювия
	Дамбы обвалования, дорожные насыпи	Сооружения курортно-оздоровительных комплексов
Массовые русловые и пойменные карьеры аллювия	Водозаборы
	Лесосплавные сооружения и мероприятия	Причалы, набережные
	Опоры мостов

На рассматриваемом участке расположены водозаборы Иркутской ТЭЦ - 10, Ангарского электрохимического комбината, два водозабора ПО Ангарскнефтеоргсинтез, две вдольбереговых дамбы на 44 - 46 км (для укрепления левого берега), и две сужающие дамбы на 55 км (Усть-Балей) в соответствии с рисунком 2.1.

Рисунок 2.1 - Cхема участка с указанием антропогенных факторов

Русловые и пойменные карьеры, разрабатываются для добычи строительных материалов, Н.П. Розанова [12]. В результате неконтролируемой добычи образуются глубокие ямы-карьеры. Так как ямы-карьеры являются отстойниками для донных наносов, происходит некомпенсированный вынос материала, слагающего русло. В результате этого отметки дна понижаются, величина вреза убывает вниз по течению - река уменьшает свой уклон и транспортирующую способность в результате уменьшения или полного прекращения протока донных наносов. Такая просадка русла и уровня воды в области карьера приводит к увеличению уклона водной поверхности, скорости потока и его транспортирующей способности при верховой по течению карьера и отсюда вверх по реке начинает распространяться попятная эрозия - река стремится быстрее засыпать карьер и восстановить прежнее высотное положение.

Дноуглубление производят для поддержания судоходных глубин на перекатах (удаление грунта с судового хода). Существует два способа дноуглубления:

а) при углублении переката грунт складируется в русле реки на участке плеса в виде отвалов. При значительном повышении уровня воды отвалы разрушаются с вымыванием мелких донных отложений. На месте отвала образуется слой с трудноразмываемыми донными отложениями, в результате чего возрастает сопротивление движению потока.

б) вымываемый грунт вывозится за пределы русловой части. В этом случае внесение прорези аналогично влиянию карьера, но в значительно меньшей степени.

На рассматриваемом участке имеются русловые и пойменные карьеры и выполняются дноуглубительные работы (таблица Г.10).

Общий объем дноуглубительных работ, по данным Н.С. Бавтюк [3], с 1962 по 1990 гг. в нижнем бьефе Иркутской ГЭС составил 10,6 млн. м³ . Сюда входят и транзитные и внетранзитные работы. Объем дноуглубительных работ на участке 40-59 км равен 1,71 млн. м³ . Суховской (40 км), Грязнуха (44 км), Баянчики (50 км), Стереховский (52 км), Усть-Балей (57 км). Так же большие объемы карьерных работ приходились на Голуторовскую и Иданскую. протоки. По данным дноуглубительных работ были построены график изменения объемов выборок гравия за период с 1964 по 1990 гг. (рисунок 2.2) и график изменения объемов выборок по длине участка, с 38 по 58 км (рисунок 2.3). На основании построенных графиков и интегральной кривой была выявлено, что наибольшие объемы деформаций приходятся на многоводные года - 1971 г - 157 тыс. м³, . и 1985 г. - 160 тыс. м³. По длине участка наибольшие объемы выборок приходятся на 40 км, где располагается множество пойменных проток - 200 тыс. м³, 47 км участок располагающийся в районе карьера, в протоке Лиственничная - 340 тыс. м^3, на 52 км, участок после истока протоки Голуторовская - 220 тыс. м³ и 58 км, участок после карьера находящегося по правому берегу, Усть - Балей - 185 тыс. м³.



Рисунок 2.2 - Объемы дноуглубительных работ с 1964 по 1990 гг.

Рисунок 2.3 - Объемы дноуглубительных работ по длине участка на 38 - 58 км

Дамбы, это обычно невысокие протяженные гидротехнические сооружения с профилем земляных плотин, омываемые с обеих сторон (безнапорные дамбы) или с одной стороны (напорные). Их располагают как в русле реки (для отторжения определенной части русла), так и на пойме.

По назначению дамбы бывают выправительные и обваловывающие.

Выправительные дамбы входят в состав сооружений на трассе выправления потока. Они непосредственно взаимодействуют с потоком, потому рабочие откосы их обычно крепят такими же конструкциями, что и размываемые берега.

Наименьшими бывают размывы у берегов и дамб при закреплении выправительной трассы по ширине устойчивого русла. При увеличении ширины выправительной трассы создаются условия поперечного свала потока и подхода к защитным креплениям под различными углами. В этом случае в местах прижима к облицовке сбойного течения глубина размыва может возрасти.

2.2 Исходные данные

Для анализа русловых деформаций р. Ангара на участке 40 - 70 км в нижнем бьефе Иркутской ГЭС были использованы материалы: русловые съемки, лоцманские карты 1936 и 1964 гг. (М 1:25000), лоцманские карты 1977 и 1989 гг. (М 1:10000). На лоцманских картах 1936 и 1964 гг. нанесены только значения максимальных глубин по фарватеру рассматриваемого участка; на картах 1977и 1989 гг. нанесены значения всех глубин по ширине русла.

Для оценки деформаций по лоциям проводились измерения морфометрических характеристик островов, карьеров, русла, проток и их анализа изменчивости в течение нескольких лет.

Для построения комплексных графиков, графика колебания уровня воды и кривых расходов использовались данные, взятые из ежегодных данных о режиме и ресурсах поверхностных вод суши за период с 1936 - 2000 гг.

2.3 Гидроморфологическая характеристика русла реки Ангары на участке 40 - 70 км

На рассматриваемом участке р. Ангара наблюдается совместное развитие двух типов руслового процесса, пойменная и русловая многорукавность островного типа.

Длина рассматриваемого участка в зависимости от особенностей морфологического строения русла и поймы и степени антропогенного воздействия была разделена на 4 участка, в соответствии с рисунком 2.1.

I участок (с 38 по 50 км) - где наблюдается большое количество пойменных островов, разделенных широкими и глубокими протоками. Самая крупная и длинная из них Иданская протока, в которой располагается 7 пойменных проток. На этом участке расположен гравийный причал в устье протоки Еловой. Весь участок можно представить в виде одной большой излучины и множества проток. В 1990 г. ниже Суховской были построены две вдольбереговые дамбы со шпорами. Верхняя длиной 1,5 км, и нижняя длиной около 1 км, которые уменьшают скорость потока, препятствуют перемещению излучины в плане и отодвигают поток к правому берегу. После просадки уровня произошло осушение этих дамб и в высокую воду берег стал размываться между шпорами (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 - Схема расположения дамб на 44 -46 км

Ширина потока изменяется от 300 до 700 м, глубина - от 2 до 7 м. По правому берегу находятся острова Красавец, Подкаменный, Верхний Лебяжий, Средний Лебяжий, Иданский с пойменными протоками между ними. Постоянно действующей является только протока по правому берегу о. Красавец.

По левому берегу находятся острова Дикий, Грановский, Кругленький. В конце перекат Грязнуха, на 44 км. На протоке Еловая, которая впадает между 39 и 40 км, напротив, острова Красавец в 2 - х км от устья находится водонасосная станция ТЭЦ-10. Протока Еловая в многоводный период заносится.

На 40 - 42 км русло реки умеренно извилистое ширина, которого изменяется от 240 до 300 м, глубина 0,5-7,0 м, скорость течения 1-3 м/с. Дно галечное.

На участке произошло нарушение баланса наносов из-за попусков ГЭС, сбросов промстоков, выборки гравия. В половодье основной поток отклоняется к правому берегу, что является причиной размыва. Аккумуляция наносов у левого берега, Н.С. Бавтюк [3] (рисунок 2.5).

На 44 - 46 км левый берег р. Ангара укреплен бетонными плитами на дамбе. На 44 км через русло реки и остров Иданский проложен керосинопровод. В створе его перехода ширина русла 300 м, глубина 6 м. Правый берег высотой 3 - 3,5 м подмывается, скорость течения 2,5 м/с. Левый берег деформируется, ниже по течению укреплен дамбой длиной 1 км.

В карьерах на островах. Дикий, Кругленький, Красавец (с 38 до 40 км) изъято гравия за период с 1961 - 1981 гг. 2,276 млн. мі, Н.С. Бавтюк [3].

На участке 44 - 50 км расположены крупные острова Лиственничный и Иданский, у левого берега, острова Березовые. Русло делится на несколько проток: Лиственничная и Иданская. Карьеры расположенные в этих протоках эксплуатировались с 1978 г. Восточносибирским пароходством, с 1985 г. П/Я А 14653, Н.С. Бавтюк [3].

На 44 км левый берег укреплен дамбой. Ниже по течению находится перекат Грязнуха. Между 45 и 46 км, ниже острова Нижний Березовый, располагался в/п Ангарск.

Ширина русла меняется от 700 м (44,5 км) до 240 м (46 км), глубина по фарватеру 3,5 - 7,0 м.

Анализ по лоциям 1936, 1964, 1974, 1994 гг. этого участка показал следующее: изменение длины острова Грановский - уменьшение на 325 м вверх по течению, соответственно изменилась площадь с 48,9 мІ до 37,5 мІ. Произошло увеличение средней ширины протоки Еловая, уменьшилась длина острова Дикий вниз по течению и его площадь на 30 мІ (таблица Г.5).

1-ый карьер расположен на 41 - 42 км, который расположен между островами Красавец, В.Лебяжий и Подкаменный. Данные по карьеру представлены в таблице 2.2.

Рисунок 2.5 - Схема I участка

Таблица 2.2 - Измеренные данные по карьеру 1

№п/п	Год	Средняя ширина карьера, м
1	1936	130
2	1964	200
3	1977	-
4	1989	230

Как мы видим с 1936 по 1964 гг. производилась интенсивная выборка гравия далее по 1989 г. выборка снизилась. Дальнейшее изменение ширины карьера возможно связано с деформацией островов (таблица 2.2). Длина острова Подкаменный - уменьшилась вниз по течению на 25 м; остров Красавец - произошло увеличение длины, вверх по течению и соответственно увеличилась площадь. У острова В.Лебяжий наблюдается интенсивное отложение наносов.

2-ой карьер расположен на 41 - 42 км, между правым берегом и островом Подкаменный. Карьер эксплуатировался до 1964 г. (таблица 2.3)

Таблица 2.3 - Измеренные данные по карьеру 2

№п/п	Год	Средняя ширина карьера, м
1	1936	225
2	1964	150
3	1977	-
4	1989	-

3-ий карьер расположен на 43 - 48 км, между островами Лиственный и Иданский. Его ширина менялась от 168 до 248 м (таблица 2.4)

Таблица 2.4 - Измеренные данные по карьеру 3

№п/п	Год	Средняя ширина карьера, м
1	1936	168,75
2	1964	243,75
3	1977	-
4	1989	248,0

В этой таблице видно, что интенсивная выборка гравия проводилась с 1936 по 1964 гг. В последующих годах изменение ширины связано с деформацией островов. У острова Иданский увеличилась длина вниз по течению, которое произошло за счет соединения с другими островами. Остров Лиственный увеличился по длине вверх по течению.

4-ый карьер расположен на 47 - 48 км, между островами Иданский и правым берегом реки Ангара. С 1936 по 1964 гг. он сузился за счет объединения острова Иданский с островом без названия.

II участок (от 50 до 64 км) - самый крупный морфологический участок по протяженности. Здесь находится самый крупный остров - Никольский (ширина - 3380 м, длина - 7000 м), который ограничивается Голуторовской протокой и основным руслом Ангары (ширина - 600 - 700 м, глубина - 3 - 6 м, скорости достигают 2,2 м/с - по данным лоцманских карт). Кроме этого имеется 13 русловых более мелких островов (о-ва Буянчики, Жемчужные, Скотный, Кочка, Малый, Долгий и другие), (рисунок 2.6).

В средней части участка река разделяется на три протоки. В районе Усть-Балея на 56 км находятся две вдоль береговые дамбы и карьер, а также песчаный причал.

В 1976 году остров Пежемский был разделен каналом на две части, в результате чего образовалось два острова в устьевой части Голуторовской протоки.

Голуторовская протока начинается на 49 км. Ниже истока находятся острова Капитанские. На 58 км о-в Михайловский. В 1965 - 1970 гг. произошел прорыв излучины Голуторовской протоки на 4 - 5 км от истока, вследствие, нарушения дернового покрова и разработки гравия на пойме. Длина протоки до прорыва 12,7 км, уклон - 0,29 ^о / _оо. Длина после прорыва составляет - 8 км, уклон изменился до 0,46 ^о/_оо. Ширина протоки до прорыва 180 - 270 м, глубина 3 - 4 м, скорость 1,5 - 1,8 м/с, дно галечное. Выше Голуторовского языка, где производится сброс бытовых очистных стоков, откос берега укреплен железобетонными плитами, по данным Н.С. Бавтюк [3].



Рисунок 2.6 - Схема II участка

В начале участка к 1989 году полностью были разработаны острова Баянчики. В протоках Макерская и Голуторовская располагаются карьеры. Ширина потока изменяется от 400 до 700 м, глубина - от 3,5 до 5,5 м. Просадка уровня составила 1,3 м, в 1977 - 1989 гг. - 0,7 - 1,7 м (таблица Г.5).

С 1936 по 1974 год из трех островов Буянчики образовалось два, а к 1989 году острова были практически разобраны.

III Участок (55 - 60 км) - 5-ый карьер расположен на 55-56 км в правой протоке, в устье Усть - Балея (рисунок 2.7). В 1964 году была построена дамба между островами Долгий и Малый. К 1989 году образовался еще один остров Кочка. Данные представлены в таблице 2.5

Таблица 2.5 - Измеренные данные по карьеру 5

№п/п	Год	Средняя ширина карьера, м
1	1936	275
2	1964	300
3	1977	323
4	1989	313

Из данных таблицы 2.5 следует, что до 1977 карьер разрабатывался, после началось занесение карьера.

Рисунок 2.7 - Схема III участка

Остров Макерский-в 1964 году разделился на две части, за счет разработки карьера в протоке. Образовались два острова Казаченок и Макерский. У острова Макерский происходит увеличение площади за счет увеличения в ухвостье. Остров Казаченок увеличился по длине и площади.

IV участок (64 - 70 км) - самый короткий. Находится ниже впадения реки Китой до деления потока на Усольскую и Олонскую протоки (рисунок 2.8). Здесь русло однорукавное с небольшим количеством островов (3 острова). Имеется два карьера на 69 и 70 км. Ширина потока изменяется от 400 до 700 м, глубина - от 4,0 до 5,5 м (таблица Г. 8).

Рисунок 2.8 - Схема IV участка

Таблица 2.6 - Измеренные и вычисленные коэффициенты извилистости, по руслу рассматриваемого участка

№п/п	Год лоции	Длина русла, км	Длина русла по прямой, км	Коэффициент извилистости
1	1936	35	27,0	1,296
2	1964	35	26,7	1,308
3	1974	35	26,4	1,326
4	1994	35	26,0	1,346

По данным таблицы 2.6 коэффициенты извилистости в период с 1936 по 1989 гг. изменяются от 1,29 до 1,35, то есть незначительно. Разница объясняется погрешностью измерения.

2.4 Плановые деформации

Размеры островов Дикий, Кругленький, Красавец, Березовый и Грановский, изменились вследствие добычи гравия (таблица 2.7).

Таблица 2.7 - Наибольшая длина островов, м

Названия островов	1936	1964	1974	1994
Дикий	950	750	Соединились	Соединились
Малый Грановский	375	420
Кругленький	320	320	220	220
Красавец	875	800	750	830
В.Березовый	500	675	490	370
Н.Березовый	460	500	400	340
Лиственичный	2375	2575	2575	2200
Баянчики	500	350	250	840
Баянчики	500	675	690
Скотный	500	700	500	500
Малый	700	500	450	450
Долгий	700	575	500	470
Кочка	-	-	300	270
Капитанские	750	-	140	размыт
Михайловский	625	-	450	350

До 1950 г. Размеры островов изменялись незначительно. С 1950 по 1964 гг. длина островов уменьшилась на 100 - 300 м, кроме о-ва Грановский, длина которого увеличилась за счет образования в приверхе косы и присоединения ее к острову, рисунками 2.9, 2.10.



Рисунок 2.9 - Плановые деформации с 1936 по 1964 гг. на 38 - 46 км

Рисунок 2.10 - Плановые деформации с 1936 по 1964 гг. на 50 - 60 км

Острова Малый, Грановский и Дикий объединились в один из-за обмеления проток между ними. Глубина в правобережной протоке острова Красавец изменились с 1,5 м до 2,6 м. Ширина русла изменилась от 420 м (39-40 км) до 250 м (43-44 км).

На 44 - 45 км ширина русла с 1964 по 1977 гг. увеличилась на 100 м за счет разработки левого берега. Наибольшие глубины потока занимают ширину около 100 м у правого берега. За период с 1977 по 1989 гг. участок реки на 44 км характеризуется значительными деформациями, что подтверждает сопоставление лоцманских карт, в соответствии с рисунком 2.11.

Рисунок 2.11 - Плановые деформации с 1977 по 1989 гг. на 44 - 48 км

Перемещение берега на этом участке за 20 лет составило примерно 150 - 170 м, это примерно 7,5 м/год. Значительно переместился правый берег острова В. Березовый и размылся приверх на 210 м, скорость деформаций за 20 лет составила 10,5 м/год. Остров Н. Березовый размылся со стороны правого берега на 45 м - 2,3 м/год. В протоке Березовая происходит отложение наносов. Ширина отмелей между острова Березовые и левым берегом русла реки 100-120 м, длина 250-400 м - 16 м/год. С 1945 по 1947 гг. происходит размыв правого берега острова Лиственничный. Максимальная ширина размыва 55 м, скорость деформации 5,5 м/год в соответствии с рисунком 2.12.



Рисунок 2.12 - Плановые деформации с 1977 по 1989 гг. на 49 - 52 км

Наибольшие изменения произошло островов Баянчики, Малый, Долгий и Кочка, вследствие соединения их отмелью, в соответствии с рисунком 2.13. Сравнение съемок 1977 и 1989 гг. выявило, что размыв островов по всей длине рассматриваемого участка идет со стороны основного потока, а в прибрежной части русла происходит уменьшение глубин из-за интенсивного отложения наносов и обсыхания прибрежных участков.

Протока Голуторовская с 1936 по 1989 гг. размывалась. Размеры островов в этой протоке уменьшились. Острова Капитанские, расположенные немного ниже истока протоки, с 1977 по 1989 гг. полностью размыты, на их месте образовались песчаные косы длиной 700 - 900 м, с, в соответствии с рисунком 2.14.



Рисунок 2.13 - Плановые деформации с 1977 по 1989 гг. на 53 - 57 км

Рисунок 2.14 - Плановые деформации с 1977 по 1989 гг. на 57 - 60 км

В основном размывается правый берег. Левый берег сложен трудноразмываемыми породами до середины излучины, и на участке 54 - 55 км укреплен дамбами. Ширина размыва 70 м - 3,5 м/год, длина 450 м - 22,5 м/год. Остров Михайловский размыт в приверхе на 170 м - 8,5 м/год. На 57 - 60 км произошло перемещение островов В. Пежемский, Н. Пежемский и Макерский вниз по течению и размыв правого берега, в соответствии с рисунком 2.14.

В итоге по результатам работы можно сказать о значительном размыве островов берегов русла, что говорит о антропогенном воздействии, которое хорошо прослеживается после 1964 г.

2.5 Максимальные глубины потока

Для характеристики изменения глубин во времени и пространстве были построены совмещенные графики колебания глубин в стрежневой части потока за 1936 г., 1964 г., 1977 г., 1989 г, в соответствии с рисунком 2.15).

Период с 1936 по 1964 гг. характеризуется увеличением глубин на 40 км и уменьшением максимальной глубины в среднем на 1,3 м (таблица Г.8).

Сопоставление глубин за период наблюдений с 1964 по 1977 гг. характеризуется увеличением глубин на 0,4 - 2,5 м. Увеличилась длина размываемого участка за выборки гравия, объем которых составил 103 тыс. м³. Глубины по судовому ходу увеличились на 0,5 - 1,5 м, то есть происходит размыв, особенно в многоводные годы. Напротив о. Лебяжий (41 км) в ухвостье отмечается увеличение глубин на 2,0 м и ширины русла на 70 м (рисунок 2.15, 2.16).

От 41 до 43 км ежегодно производилась чистка русла. Глубины в результате этого увеличились в среднем на 1,0 м, и ширина На 43 км углубление произошло из-за прокладки керосинопровода и расчисткой путей для подъезда к гравийному причалу у острова Иданский. Объем выборки составил 188 тыс. м³, несмотря на это глубины увеличились всего на 1 м. На 41 - 42 км размыв носит естественный характер.

С 1964 по 1977 гг. на участке 43 - 46 км чередуются зоны размыва и намыва (рисунок 2.15, 2.16, 2.17). После 46 км - зона намыва, длиной 2 км. Уменьшение глубин с 7 м до 3 м, в результате занесения плесового участка. Намыв может происходить в результате размыва участка расположенного выше по течению и распространения подпора от зажоров, ширина русла на этом участке уменьшилась на 40 м.

Максимальная заносимость наблюдается на перекате Грязнуха на 44 - 45 км, глубины на этом участке уменьшились на 1 м.

В период с 1964 по 1977 гг. на участке с 49 - 50,5 км происходит размыв дна. Максимальное увеличение глубин на 1,2 м произошло на перекате Стереховский, ширина увеличилась на 70 м, площадь поперечного сечения увеличилась на 200 м² (рисунок 2.17). Размыв может быть связан с производимыми дноуглубительными работами. Объем дноуглубительных работ составил 74,8 тыс. м³, что говорит о незначительной заносимости этого участка.

С 50,5 км до 52 км располагается зона намыва (перекат Стереховский). Максимальный намыв составил 2 м, в результате влияния карьера у островов Буянчики. Карьер влияет на количество наносов в потоке, который проходит через этот участок. На участке с 50 до 55 км значительных плановых деформаций не наблюдается.

С 55 км происходит отложение наносов. За период наблюдений с 1977 по 1989 гг. среднее уменьшение глубин составило 1,8 м. Здесь русло делится на два рукава, разделенное островами Малый, Кочка и Долгий. Правый рукав у Усть-Балея интенсивно разрабатывается. Поперечное сечение увеличилось, как и расход, поступающий в этот рукав. В результате этого второй рукав заносится.



На 63 - 64 км наблюдается максимальный размыв русла 1,5 м, причиной может служить русловой карьер на этом участке.

С 64 по 70 км плановых деформаций практически нет. Наблюдается только увеличение глубин в среднем на 1,0 м, ширина русла увеличилась на 140 м, площадь поперечного сечения увеличилась на 550 м².

2.6 Методика вычисления просадки уровня

Для вычисления просадки уровня использовались кривые расходов, Q = f (H). Для построения этих кривых использовались среднесуточные расходы воды и соответствующие им уровни воды, за период с 1947 по 1973 гг., взятые из ежегодников.

После построения кривых расходов воды для определения просадки уровня на одном графике строятся две кривые разных лет. Далее, для разных расходов воды начиная от минимального 1020 м³/с, через равные интервалы, до максимального 4120 м³/с, с кривых снимались значения уровней для данных расходов (таблица Г.11). После снятия уровней переходим непосредственно к определению просадки уровня по формуле 2.1

ДH = H_i+1 - Н_i (2.1)

где, ДH - просадка уровня, см; H_i+1 - уровень за последующий год, см; Н _i - уровень за предыдущий год, см.

На графике 2.18 приведена схема определения просадки уровня. Результаты полученные по данным вычислений со знаком минус говорят о деформациях размыва, а со знаком плюс о деформациях намыва. Данные вычислений приведены в таблице Г.12.



Рисунок 2.18 - Кривые расходов воды

2.6.1 Просадка уровня

Просадка уровня является следствием однонаправленных деформаций (размыв). Она характеризует понижение высоты уровня при одних и тех же расходах воды.

Анализ просадки производился по данным об отметках свободной поверхности за 1936, 1977 и 1989 гг., Г.С. Мазур [10], и по кривым расходов воды, в соответствии с рисунками 2.18. По результатам обработки кривых расходов воды были получены данные о просадке, которые приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Просадка уровня воды

Годы	1949	1951	1953	1955	1959	1973
Н макс, см	432	432	554	434	391	336
Н мин, см	283	283	288	242	246	70
Q мин, м3/с	1430,2	1354,6	1587	995,4	1056,8	1549
Qмакс, м3/с	3980	3387	4140	2636	2553	5050
Qср, м3/с	2448,221	2290	2384	1833	1604	2404
Q0, м3/с	2178	2333	2234	1864	1629	2451
Расход воды, м3/с	-89	91	66	-70	28	107	2,17
	Д H, см	Д H, см	Д H, см	Д H, см	Д H, см	Д H, см	5,10
	-89	2	68	-2	26	133	У, см
990	0	0	0	-182	70	112	0
1200	-168	140	22	-156	57	158	54
1410	-157	136	-22	-81	47	187	110
1620	-146	126	-23	-63	39	205	137
1830	-134	116	-19	-54	31	217	156
2040	-123	105	-14	-48	23	227	169
2250	-113	95	-9	-44	16	234	180
2460	-103	85	-3	-41	9	239	187
2670	-93	76	2	-39	3	243	193
2880	-83	67	8	-37	-3	246	198
3090	-73	58	13	-35	-10	248	201
3300	-64	49	19	-34	-15	248	202
3510	-55	40	24	-33	-21	248	203
3720	-47	32	30	-32	-27	247	204
3930	-38	24	35	-31	-32	246	203
4140	-30	16	40	-30	-38	244	202
4350	-22	8	45	-30	402	-204	200
4560	-14	1	50	-29	409	-220	198

По данным таблицы 2.8 наибольшие средняя просадка составила 2,2 м.

По данным Г.С. Мазур [10] был построен график изменения отметок свободной поверхности, при Q = 1500 м³/с (рисунок 2.19). Данные об изменении отметок свободной поверхности приведены в таблице 2.9

Таблица 2.9 - Изменение отметок свободной поверхности

Годы	Участки, км
	38 - 49	49 - 57	57 - 70
1936 - 77	+1,2	-0,3	+0,9
1977 - 89	-1,2	-1,2	-0,9

Знак плюс означает повышение уровня, минус- снижение уровня.

Из таблицы видно, что в период с 1936 по 1977 гг. от 38 до 49 км происходит повышение уровня, что связано с отложением наносов. Наибольшее повышение уровня наблюдается на 40 км и составляет 1,2 м. Это связано с выносом наносов притоками расположенными выше по руслу.

На участках 49 - 57 км наблюдается обратная картина, происходит понижение уровня в среднем на 0,3 м.

На участке 57 - 70 км происходит повышение уровня на 0,9 м, что в первую очередь связано с отложением наносов, вынесенных с вышерасположенного участка.

В период с 1977 по 1989 гг. на участке 38 - 57 км отмечается понижение уровня на 1,2 м, что связано с выборкой грунта для строительных нужд. На участке 57 - 70 км - уменьшение уровня на 0,9 м.

По полученным данным можно сделать следующий вывод: просадка уровня за 12 лет связана с антропогенной деятельностью - добыча гравия, дноуглубительные работы и увеличения транспортирующей способностью потока в месте сужения потока дамбами (Усть-Балей).

3. Распределение расходов воды по рукавам русла и поймы

Существует методика определения расходов воды при многоузловом разветвлении. Работа начинается с построения продольных профилей русла по длине участка. Проводится средняя линия русла, и снимаются глубины во всех точках её длины. Продольный профиль разбивается на участки длиной от 50 до 200м в зависимости от характера изменения глубин по длине продольного профиля. В створах, ограничивающих эти участки, строятся поперечные профили. Два соседних створа ограничивают расчётный участок. В его пределах должно быть монотонное изменение глубин судового хода, ширины русла и постоянное значение шероховатости. Для каждого створа находится площадь сечения W, ширина между урезами B, средняя глубина h и модуль расхода К.

Ширина поперечника снимается с профиля в сантиметрах и умножается на масштаб карты. Средняя глубина сечения h равна площади W, делённой на ширину по урезу В.

Модуль расхода К (м³/с) рассчитывается по формуле (3.1)

К = WCvh = W h^0.67/ n (3.1)

где n - гидравлическая шероховатость.

Модули расхода соседних створов осредняются и по осреднённым величинам вычисляется модуль сопротивления (с ²/м ⁵)

F = L / K², (3.2)

где L - расстояние между створами расчётного участка, м.

Результаты расчётов сводятся в таблицу.

Суммарное падение свободной поверхности по длине рукавов от начала до конца разветвления равно

?Z_лев = (?Fi)_лев*Q² _лев (3.3)

?Z_пр = (?Fi)_пр*Q² _пр. (3.4)

При расчёте разветвления выполняются два условия: суммарные падения по длине рукавов должны быть одинаковыми и второе в каждом узле должен быть баланс расходов.

?Z_лев = ?Z _пр (3.5)

Q₁ = Q₂ + Q ₃ и т.д (3.6)

Приведенная методика не может быть применима для расчета расхода по протокам из-за недостаточности данных по ни, поэтому был применим упрощенный способ, который заключается в следующем.

Расчет расхода по основному руслу был произведен по формуле (3.7) с использованием основных характеристик, которые были сняты с русловых съемок.

Q = F*C(h*I)^0,5 (3.7)

где, Q- искомый расход воды, м³/с; F- площадь поперечного сечения, м²; С- коэффициент Шези, м^0,5/с; h -средняя глубина, м; I- уклон свободной поверхности, °/оо.

Для расчета коэффициента Шези использовалась формула (3.8):

С =1/n*h^0,17 (3.8)

n- интегральная характеристика, называемая коэффициентом шероховатости, которая учитывает различные виды сопротивлений движению потока, для рассматриваемого участка выбиралась в интервале от 0,035 до 0,056.

Далее определив расход в основном русле, было произведено вычисление расходов по протокам между пойменными и русловыми островами. Вычисление заключается в определении разницы в значениях расходов воды между соответствующими участками с расположением проток.

3.1 Оценка распределения потока по длине участка при низких и высоких уровнях за 1936, 1964, 1977, 1989 гг.

В результате вычисления расходов воды мы получили картину распределения потока, представленые в таблице 3.9

Таблица 3.9 - Расходы воды по протокам и в русле

№ п/п	Расстояние от устья, км	Расход, м3/с	Доля от общего расхода, %	Расположение участков
		1936г.	1964г.	1977г.	1989г.	1936г.	1964г.	1977г.	1989г.	До разделения на множество проток
1	38	1500	1500	1500	1500	100	100	100	100
		3850	3850	3850	3850	100	100	100	100
2	40 - 42	222	427	1084	220	16	27	68	13	Протока между о. Подкаменный и пр. берегом
		3182	3437	3586	3289	83	89	93	85
3	40 - 42	164	59,5	296	220	13	7	18	13	Протока между о. Иданский и пр. берегом
		1211	1548	1065	509	31	40	27	13
4	42-44	1438	1194	1332	1406	89	75	83	87	Русло после прохождения проток
		2789	2452	2821	3450	72	64	73	90
5	44 - 48	1139	880	886	909	71	55	55	57	Участок русла после карьера
		2300	1772	2212	2497	59	46	57	64
6	48 - 50	1500	1500	1500	1500	100	100	100	100	Русло, после объединения
		3850	3850	3850	3850	100	100	100	100
7	50 - 55	300	238	258	592	19	15	16	37	Голуторовская прк.
		1680	874	1098	1899	15	20	29	49
8	50-55	1269	1066	1343	1091	81	85	84	68	Участок после прохождения Голуторовской прк.
		2362	3207	3141	2200	61	80	71	57
9	55-57	451	821	471	427	28	55	29/	26	Усть - Балей (русло)
		1326	1985	1309	821	34	52	34	23
10	55-57	421	468	858	621	25	29	54	39	Усть Балей (протока)
		1038	1132	1809	1398	27	29	47	36
11	58 - 60	1188	1141	1131	973	74	71	71	60	Участок русла после о. Макерский
		1840	2466	3011	1806	48	64	78	47
12	60 - 70	1862	1800	1879	1978	116	113	111	123	Русло
		4872	4369	4154	5247	127	113	108	136
Примечание: В таблице указано по два значения на каждом участке, вверху - значение расхода и его доля, при низких уровнях, внизу - расход воды и его доля при высоких уровнях.

Анализируя данные таблицы 3.9 видно, что на 40 - 42 км с 1936 по 1977 гг. уходит через протоки большое количество воды. В 1977 г. доля от общего расхода, уходящая в протоки, составила 68%. Это может объясняться дноуглубительными работами на 40 км объем, которых в 1977 г. составил 21 тыс. м³., а в 1964 г. всего 14 тыс. м³. В последующие годы выборки прекратились, поэтому протоки начали заноситься, доля от общего расхода уменьшилась до 13 %. В высокую воду разница не столь заметна за счет затопления пойменных островов, колеблется от 83 до 93 %.