авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Техноприродные криогенные процессы в зоне влияния магистрального водоснабжения в центральной якутии (на примере участка самотечного канала)

-- [ Страница 2 ] --
Процесс Фотоснимки Процесс Фотоснимки
а) Термокарст (начальная стадия) и заболачивание г) Морозобойное растрескивание
б) Термокарст (зрелая стадия) с останцами- байджерахами д) Полигональные образования (полигональный рельеф)
в) Морозное пучение многолетний бугор пучения -булгуннях е) Активизация термокарста и развитие других криопроцессов

Таким образом, природные и инженерно-геокриологические условия магистрального канала являются сложными, а современные криогенные процессы и явления играют большую роль в формировании мерзлотного бугристо-аласного ландшафта.

2. В зоне влияния канала выявлены места и участки развития процессов термоэрозии и термокарста, на которые влияют длительность и скорость воздействия водного потока, а также особенности гранулометрического состава, физических свойств и криогенного строения мерзлых грунтов.

Под «технологическим воздействием» в нашей работе понимается воздействие водного потока на среду во время технологического процесса эксплуатации.

На наш взгляд, из множества классификаций техногенных воздействий на ГС, заслуживают внимания классификации В.Т. Трофимова, Д.Г. Зилинга, и В.А. Королева. Также хотелось бы выделить совместный труд ученых МГУ «Геоэкология Севера» под редакцией В. И. Соломатина, где изучались и систематизировались техногенных воздействий на мерзлотные геосистемы, такие как термокарст, термоэрозия, солифлюкция и другие проявления.

В.П. Марахтанов и Г.А.Крючкова в этой работе выделяют следующие классификационные признаки техногенных воздействий: вещественно-энергетические (отражены в общепринятом делении на механические, тепловые. химические и другие), функциональные (учитывают степень нарушения, изменения и трансформации структуры криогеосистем – к первой группе относится полная трансформация, ко второй группе сильная трансформация, к третьей группе слабая трансформация и четвертой группе фактически неизменная) хронологические (импульсные, эпизодически повторяющиеся, периодически повторяющиеся и постоянные), стадийные (изыскательские, строительные и эксплутационные).

Как сказано выше, основной фактор техногенного воздействия – это водный поток; техногенное нарушение – размыв (размываемость) грунтов и процесс – термоэрозия. Возможные последствия – растепление грунтов, увеличение глубины сезонного оттаивания, развития и активизация термокарстовых процессов и процессов пучения, а также изменение физико-механических свойств и криогенного строения.

Обзор предыдущих исследований процесса термоэрозии (Э.Д. Ершов и др) показал, что особенно следует обратить внимание на тип размыва, температуру, интенсивность и длительность воздействия водного потока, а также на состав (литологический и гранулометрический), сложение и криогенное строение грунтов вовлеченных в сферу воздействия водного потока.

Влияния интенсивности водного потока. Интенсивность водного потока в канале зависит от скорости потока. Чем выше скорость потока, тем больше интенсивность потока, следовательно, сильнее размыв грунтов. Канал является естественным руслом ручья Синниэгэс, поэтому скорость потока в нем зависит от рельефа местности, и в частности от её продольного уклона. От створа плотины (201 м) до сопряжения с р.Татта (185 м) наблюдается общее понижение абсолютных высот рельефа в северо-восточном направлении, однако есть участки, где абсолютные высоты повышаются.

Скорость потока в канале измерялась двумя способами – (теоретическим методом) путем расчетов по формуле Шези и – (практическим) методом «поплавка».

Расчет скорости водного потока выполнен с учетом следующих положений:

– для определения мест и участков канала подверженных различной степени размываемости (термоэрозии), рассчитываем скорость потока всех участках (по расположенным скважинам);

– для расчета скоростей водного потока различных участков канала используем формулу Шези: v = C hср I (1)

где hср – средняя глубина русла,

С – коэффициент Шези, I – продольный уклон

Средняя глубина магистрального канала (hср) – 0,4 м,

Коэффициент Шези (С) – 41,5 (по формуле Павловского),

Коэффициент шероховатости русла (n) – 0,02 (по М.Ф. Срибному).

В результате формула (1) приобретает следующий вид: v = 41,5 0,4 I

– для расчета продольных уклонов (Ip ) используем отметки абсолютных высот (h) по расположенным скважинам и расстояниям (L) между ними.

Ip = (H1- H2)/L = H/L (2)

где H – разность отметок абсолютных высот скважин,

от первой (H1) до следующей (H2),

L – длина участков между скважинами (в метрах),

I – продольный уклон (д.ед. или ‰)

Второй (полевой) метод измерения скорости течения потока – простой, но более достоверный – метод «поплавка». Поплавок был изготовлен из березовой древесины и представляет собой отпиленный цилиндр диаметром 12 см и высотой 4 см.

Принцип измерения скорости потока «поплавками» вытекает из ее формулы, т.е. расстояние, пройденное за единицу времени:

v = L/t (3)

где L – длина произвольно выбранных участков канала (в метрах),

t – затраченное время на их прохождения (в секундах).

Измерение методом «поплавка» проводились, в двух точках, на расстоянии 50 метров друг от друга, во время водовыпуска из водохранилища, на трех участках магистрального канала (в начале трассы между скв.8 и 9, в середине между скв.25 и 26, в конце трассы между скв. 38 и 39).

При сравнении данных методов нужно учесть следующее: результаты измерения скорости потока «поплавками» считать более достоверными, а также в последние годы водовыпуск из водохранилища осуществляется эпизодически, раз в 1-2 года.

Исследования показали: в начале трассы скорость потока (v) составляла – 1,4 м/с, середине трассы – 0,9 м/с и конце – 0,6 м/с.

Влияния направления водного потока. Магистральный канал в целом имеет северо-восточное направления, однако существуют участки, где трасса канала меняет свое направление. На участке в районе расположения скважины № 8 канал поворачивает на восток, в районе скважины № 3 – на север, в районе скважины № 18 магистральный канал вновь тянется в своем северо-восточном направлении и в районе скважины № 40 поворачивает на восток. Поэтому на участках изменения направления, в случае постоянной эксплуатации, возможна боковая эрозия, но пока она не наблюдается.

Влияние гранулометрического состава, криогенного строения на размываемость грунтов. Анализ обзора предыдущих исследований процесса термоэрозии показал, что этому процессу более подвержены песчаные грунты, чем глинистые. По мнению Э.Д. Ершова «пески особенно мелкозернистые и среднезернистые, имеют наибольшую (катастрофическую) размываемость, и соответственно глины, суглинки и супеси наименьшую слабую размываемость. Но при этом важно учитывать криогенную текстуру и льдистость грунтов».

Таким образом, в районе исследования выявлены конкретные места и участки магистрального канала, где в результате взаимодействия водного потока с мерзлотной средой происходит активизация криогенных процессов.

3. Доказано, что в результате технологического воздействия водного потока на мерзлотную среду, при эксплуатации канала, процессы термоэрозии и термокарста активизируются в виде увеличения промоин, роста просадок и ям.

Для оценки динамики русловых криогенных процессов (термокарста и термоэрозии) трассы магистрального канала проведено сравнение описаний ландшафтных условий во время изысканий 1995 г. и во время эксплуатации 2005 г. (см. рис. 5).

Описание ландшафтных условий (2005 г). В этот год про-водился пеший маршрут с описанием современных русловых криогенных процессов (в основном термокарста и термоэрозии непосредственно на полосе трассы), а также проводились измерения скорости водного потока. Особое внимание уделялось местам и участкам, где были выявлены (во время описаний 1995 г) проявления термокарста и термоэрозии.

Движение водного потока начинается у места водосброса из водохранилища, где была развита термоэрозия в виде промоины длиной до 5 м. и глубиной до 1,5 м., поэтому на дно в качестве защиты был положен стальной лист и проведена отсыпка крупнообломочным материалом (см. фото А и рис. 5.(1)). Затем водный поток устремляется на северо-восток по руслу ручья Синниэгес (фото Б). В районе небольшого озера он повора-чивает на восток (на участке поворота на левом берегу наблюдается боковая эрозия – расширение русла (2)), протекая через проселочную дорогу и мостовые переходы №№ 1, 2. На мостовом переходе № 2 происходит

развитие термокарстых провалов глубиной до 0,5м. (3). Затем поток попадает в озеро Юрюнг-Кюель, на левом берегу, которого расположен одноимен-ный поселок (фото В). На окраине поселка расположена площадка пилорамы и маслоцех возле, которых канал проходит в непосредственной близости. С этого места и до мостового перехода № 3 наблюдается интенсивное развитие термо-карстовых и термоэрозионных процессов (ям, просадок, промоин, провалов (4)). По сравнению с описанием 1995 г. данные процессы, подверглись довольно существенной активизации. Глубина термокарстовых провалов и ям доходила до 2 м, протяженность термоэрозионных промоин вместе с термокарстовыми провалами составляла до 40 м. Следующий участок, подвергшийся техногенному влиянию – искусственный канал в районе скв 20 и 21 (5). Термокарстовые провалы до 1,5 м и термоэрозионные ложбинки глубиной до 0,7 м распространенны по обе стороны канала, протяженностью около 50 м. На участке скв. 34, 35 по полосе трассы наблюдаются термокарстовые провалы до 2 м (6). Затем поток снова устремляется в северо-восточном направлении, до мостового перехода 4 (7), где также происходит развитие термокарстых провалов глубиной до 0,5 м, здесь направление меняется на восточное, до впадения в р. Татта.

Практически канал проходит по территориям населенных пунктов или их захватывает, он пересекает насыпные дороги несколько раз, мостовые переходы и ЛЭП. Удаление почвенно-растительного слоя резко активизирует процесс термокарста. В районе полосы трассы канала такие участки; у водовыпуска из водохранилища, на пересечении дорог, вблизи п.Туора Кюель, Дириг, возле пилорамы, маслоцеха, дамбы, искусственного канала и мостовых переходах №№1,2,3,4.

Первая эксплуатация канала прошла осенью 2001 г, когда было заполнено водохранилище Туора-Кюель. После заполнения был произведен первый водовыпуск и подача в магистральный канал Туора Кюель – Татта небольшими попусками.

В последующие годы (2002-2004 гг) канал эксплуатировался эпизодически в зависимости от необходимости, которая прекратилась (в период

2005-2008 гг) в связи с небывалым за последние 50 лет полноводием малых рек и ручьев. Водовыпуск из водохранилища почти прекратился.

Пересыхающая р.Татта, в которую впадал рч.Синниэгес, полностью заполнялась при таянии снега и при обильных дождях.

Таким образом, за 10 лет эпизодического воздействия потока образовались опасные места и участки активизации современных русловых криогенных процессов, зависящих от длительности и скорости воздействия водного потока, а также от гранулометрического состава, физических свойств и криогенного строения мерзлых грунтов. Расчеты скоростей водного потока в магистральном канале показали, что размывающая скорость потока будет в начале и возможно в середине трассы канала, и только в случае постоянной эксплуатации.

Под оценкой технологического воздействия канала на произвольную территорию или ландшафты, автором понимается выявление качественных и количественных изменений мерзлотной среды и ландшафтов в результате развития и активизации мерзлотных процессов под влияния техногенного фактора.

Под качественной оценкой понимается выявление особенностей, закономерностей развития криогенного процесса, характеристики геокриологической среды, условия и факторы активизации. Под количественной оценкой понимается числовые показатели, отражающие динамику развития криогенного процесса и характеризующие его воздействия на среду инженерного сооружения.

По существу в районе исследования изучаются два процесса – термоэрозии и термокарст, которые являются последствием размыва (размываемости) мерзлых грунтов. Эти процессы проявляются в виде просадок, ям, провалов и промоин.

Для оценки данного воздействия на геокриологическую среду канала были выбраны следующие параметры:

– морфометрические характеристики процессов, такие как диаметр, протяженность и глубина термокарста и термоэрозии,

– места, участки развития и активизации термокарста и термоэрозии,

Подводя итог, в ходе исследований установлены следующие результаты оценки:

Для выявления особенностей активизации и распространения русловых термокарстовых и термоэрозионных проявлений на полосе трассы магистрального самотечного канала Туора Кюель – Татта был изучен инженерно-геокриологический разрез, а также гранулометрический состав, физические свойства, криогенное строение и состояние мерзлых грунтов.

По нашему мнению, активизация и распространение термоэрозионных и термокарстовых процессов приурочено к местам и участкам со следующими особенностями:

– грунтовых условий (наличием на подстилающей поверхности грунтовых пустот, торфов и льда поверхностных вод, а также легких супесей и песков различной крупности),

– антропогенной деятельности (разработкой грунта, нарушением почвенно-растительного слоя, по колее и обочине местных грунтовых автодорог и мостовых переходов, возведением дамб и небольших каналов),

– изменением направления трассы канала,

– размывающей скорости водного потока.

Основным фактором активизации русловых термокарстовых и термоэрозионных проявлений (просадок, ям и промоин) в зоне влияния магистрального канала является водный поток, который устремляется при водовыпуске из водохранилища. Однако с 2005 г. из-за полноводья р. Татта водовыпуск практически приостановился и интенсивная активизация термокарста и термоэрозии прекратилась.

Основными проявлениями на полосе трассы канала являются термокарстовые просадки и термоэрозионные промоины. В результате эпизодического воздействия водного потока в 2001-2004 гг. произошла активизация данных проявлений и увеличение их размеров, площади распространения. По сравнению с 1995 г увеличилась глубина просадки термокарста и протяженность термоэрозионных промоин и термокарстовых провалов. Максимальная глубина термокарстовых просадок (скв. 3, 14, 15, 34, 35) – составляла 2 м, при диаметре 1-3 м, протяженность процессов – до 40 м, с постоянными прерываниями от 0,5 до 2 м. В районе искусственного канала (скв. 20,21) протяженность термоэрозионных промоин и термокарстовых провалов составляла до 50 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты исследований позволили сделать следующие выводы и предложить рекомендации:

Выводы

  1. Магистральный самотечный канал Туора Кюель – Татта проектировался с целью сезонной эксплуатации в теплый период года (июнь – октябрь), однако природные условия внесли свои коррективы. В результате достаточной полноводности бассейна р. Татта канал функционирует в режиме эпизодической эксплуатации по необходимости.
  2. Фактически, магистральный канал – это русло ручья прилегающая территория, которого характеризуется сплошным распространением многолетнемерзлых пород и широким развитием мерзлотных процессов и ландшафтов.
  3. Водный поток, эпизодически выпускаемый из водохранилища при эксплуатации, создает условия для активизации русловых криогенных процессов термоэрозии и термокарста.
  4. Активизация процессов зависят от скорости водного потока, которая в начале трассы канала – размывающая (1,4 м/с) и далее снижается (0,6-0,9 м/с), длительности потока (эпизодическая или периодическая), также от гранулометрического состава, криогенного строения и физических свойств мерзлых грунтов, вовлеченных в сферу воздействия потока.
  5. Подстилающие пески средней и крупной фракции (скв. 20,21) повышенная влажность-льдистость и состояние грунтов являются дополнительным факторов активизации термоэрозии и термокарста.
  6. Оценка технологического воздействия магистрального канала на мерзлотную среду и ландшафты позволила выделить места и участки активизации термоэрозии и термокарста (всего 7), что послужило основой для построения картосхемы распространения современных русловых криогенных процессов.

Рекомендации

  • Для предотвращения активизации в районе водовыпуска из водохранилища, в качестве инженерной защиты, где в результате воздействия потока образовалось эрозионное углубление, был установлен металлический настил и применена насыпь из бутового камня.
  • В качестве защиты, на других участках канала перед заморозками должны быть проведены работы по дренажу канала и производству отсыпки крупнообломочными грунтами и бутовым камнем в зоне интенсивного воздействия водного потока, и где наблюдается отсутствие почвенно-растительного слоя.
  • Во избежание риска подтопления при повышенной подаче воды рекомендуется искусственное углубление русла некоторых участков канала (из-за небольшой глубины русла ручья, а на некоторых участках практически его отсутствия), кроме этого водовыпуск из водохранилища осуществлять планомерно, небольшими попусками.
  • В состав природоохранных мероприятий предусмотреть меры, направленные на восстановление нарушенных в процессе строительства и эксплуатации природных условий, в том числе рекультивация и восстановление почвенно-растительного слоя, а также предупреждение активизации термоэрозионных и термокарстовых процессов.
  • При эксплуатации канала и магистрального водовода в целом, рекомендуется проведение постоянного мониторинга с использованием проделанной оценки в данной работе и составлением новых прогнозно-оценочных схем и карт.
  • На наш взгляд, наилучшим вариантом было бы строительство на всем 17-ти километровом участке от водохранилища Туора-Кюель до р. Татта - металлического трубопровода диаметром до 600 мм.

Список основных публикаций по теме диссертации

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, определенных перечнем ВАК:



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.