книги из ГПНТБ / Земляновский, Д. К. Общая лоция внутренних водных путей учеб. пособие

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

Подводные откосы некоторых водохранилищ стали пологими.

состоящие из известняков и гипсовых пород, легко размываются водой, в них образуются пустоты и ниши. Большие массивы бере­

ных в лесных районах, до затопления были покрыты лесом. Как правило, перед затоплением лес вырубают, но в некоторых районах вне судового хода это не всегда сделано. Дрейфующий лед выкорчевывает такой лес и переносит на судовой ход, засо­ ряя его.

При обвале берегов, поросших лесом, участок водохранилища

щадь их бывает до 100 га, а толщина 1—6 м. Случалось, что суда, вставшие на якорь над торфяным массивом, ускоряли его всплы­ тие и оказывались на мели.

З а р о с л и р а с т и т е л ь н о с т и . В прибрежных районах иногда образуются большие заросли тростника и камыша, пре­ пятствующие судоходству.

К навигационным препятствиям на водохранилищах относятся

Сведения о крупнейших озерах СССР приведены в табл. 2. Котловины озер с течением времени под воздействием воды, ветра, растительности преобразуются. Наносы, образующиеся при стоке, ветровом выносе, разрушении берегов, отмирании водной растительности и организмов, заполняют впадины озер, выравни­

вают дно и приводят к обмелению водоема.

В большинстве случаев берега озер сильно изрезаны. Часть озе­ ра, более или менее далеко вдающаяся в сушу, называется; залив, бухта, губа.

95

Озера делятся на б е с с т о ч н ы е и с т о ч н ые . Первые не име­ ют поверхностного и подземного стока и теряют воду через испа­ рение (Каспийское и Аральское моря), вторые имеют подземный или поверхностный сток (озера Байкал, Ладожское, Онежское). Среди сточных озер есть п р о т о ч н ы е , через которые протекает река (озеро Зайсан).

Питание озер происходит поверхностными и подземными вода­ ми. Расход воды из озера осуществляется путем подземного и поверхностного стока и испарения, часть воды может быть взята для хозяйственных нужд.

Гидрологический режим озер во многом совпадает с режи­ мом водохранилищ.

Колебание уровней наблюдается главным образом при изме­ нении объема воды (прихода и расхода), а также при движении водной массы. Чем больше изменение водного объема, тем боль­

с крутыми берегами колебания уровня воды больше, чем в боль­ ших озерах с пологими берегами.

В разных климатических зонах по-разному происходят годо­ вые колебания уровня. В северных широтах наибольшие измене­ ния уровня бывают в начале лета и наименьшие в конце весны. На северо-западе европейской части СССР максимальный уро­ вень бывает весной и осенью и минимальный — зимой и летом. В озерах средней части Сибири, например на Байкале, наиболь­ ший уровень наступает летом, а наименьший осенью, зимой и вес­ ной. В засушливых местностях Северного Казахстана и Прикас­ пийской низменности наибольший уровень наблюдается весной от

Кроме годовых колебаний, у озер различают вековые колеба­ ния уровня. Они вызываются изменениями условий питания. В связи с колебаниями количества атмосферных осадков, летних температур воздуха, испарения и т. д. иногда несколько лет под­ ряд наблюдаются многоводные или маловодные годы. При текто­ нических процессах может происходить поднятие или опускание

96

озерной котловины, что также сказывается на уровенном режиме озера. Многолетняя амплитуда колебаний уровня различна и со­ ставляет несколько метров.

Колебания уровня озер вызываются сейшами и сгонами-наго- нами воды (причины их те же, что и в водохранилищах). Ампли­ туда колебаний уровней воды при сейшах составляет несколько сантиметров (например, на Байкале 5—14 см). Сгоны и нагоны воды повышают или понижают уровни от нескольких сантиметров до нескольких метров (например, на Аральском море 2—3 м, на Байкале до 40 см).

Приливы на озерах невелики, уровень повышается всего на несколько сантиметров (например, на Байкале 1,5—4 см, Араль­ ском море 2—3 см).

Течения на озерах возникают под влиянием впадающих и вы­ текающих рек, вследствие неравномерного нагревания и охлаж­ дения масс воды и под влиянием ветра. Для судоходства имеют значение лишь постоянные течения, вызываемые реками. Однако скорость этих течений невелика и в редких случаях достигает

1 м/сек.

Основными навигационными препятствиями на озерах являют­ ся мелководья, обширные береговые отмели и косы, подводные обособленные отмели (банки), камни и др. К навигационным препятствиям можно отнести и заросли растительности (на Аральском море тростник и камыш) в прибрежных участках. При плавании судна на таком участке стебли растений наматываются на гребной винт и продвижение замедляется.

Условия судоходства на озерах подобны условиям плавания в прибрежных морских районах.

§ 21. МОРСКИЕ УСТЬЯ РЕК

Образование и элементы. Устья крупных рек, впадающих в море, находятся на стыке речных и морских путей, поэтому они

устьях, наносы создают песчаные подводные отмели и формируют

морского побережья и взморья.

Режим устьевой области очень сложен и зависит от деятель­

реки, п р е д у с т ь е в о е в з м о р ь е 3, к которому примыкает п р е д у с т ь е в о е п р о с т р а н с т в о м о р я 4.

Приустьевой участок имеет речной режим, изменяющийся под влиянием стонов и нагонов воды, а также приливных течений. Верхней границей его считается нижнее течение реки, где неза­ метны колебания уровня воды от нагонов и приливов. Нижняя граница находится в районе разделения реки на рукава или там, где постоянно наблюдается смешение речной и морской воды.

Устьевой участок реки распространяется от нижней границы приустьевого участка до приустьевого взморья. Устьевые участки имеют большие размеры. Например, у северных рек длина их рав-

на 150—200 км и ширина 50— 70 км.

Предустьевое взморье зани­ мает пространство от нижней границы устьевого участка до районов, где влияние реки на морской режим не сказыва­ ется.

Виды устьев. Д е л ь т а — широкое морское устье реки с большим количеством остро-

вов и проток между ними (рис. 51,а). Дельты создаются пу­ тем заполнения наносами котловин морских заливов (р. Дунай) или речных долин, затопленных в результате геологических про­

Обычно дельты низменны и болотисты, покрыты богатой расти­ тельностью. Образуясь в течение многих столетий, они постепен­ но продвигаются вперед и наступают на море.

При каждом половодье дельты растут, меняют форму, расши­ ряются и удлиняются. Например, длина дельты Дуная ежегод­ но увеличивается на 4—6 м, Терека — на 100 м, а площадь дельты Невы — на 50 тыс. м2.

Судоходство в дельтах из-за малых глубин, узости и перемен­ чивости фарватера затруднительно. К примеру, дельта Северной Двины имеет много рукавов, но суда подходят к Архангельску только по одному узкому рукаву Маймаксе, который мелководен,

Мезенской, Онежской губ).

Губы имеют очертания продолговатой формы, они как бы про­ должают берега реки. Вода в губе опресненная и по цвету отли­ чается от морской. На стыке реки и начала губы образуется дель­ товидный участок. В большинстве своем губы довольно глубоки, что делает их удобными для судоходства.

98

Л и м а н — широкое устье реки, впадающей в море, не имею­ щее приливов (рис. 51, в). Это мелководный, глубоко вдающийся в сушу залив, представляющий собой затопленную морем долину устьевой части реки или затопленную прибрежную низменность, заполненную речными наносами. У рек Балтийского моря такие устья называются г а ф а м и.

В лиманы часто впадают притоки реки. Лиманы бывают от­ крытые — соединенные с морем и закрытые — отделенные от мо­ ря косой (к закрытым лиманам относятся, например, Узунларский на Керченском полуострове, Молочный на Азовском море; к от­