Моделирование гидравлических потоков на участке проектируемого месторождения песчано-гравийных материалов в русле реки Томь

Исследования посвящены изучению изменений скоростей потока и параметров устойчивости русла, связанных с проектируемой разработкой карьера. В исследованиях изучались характеристики гидравлического потока на участке реки Томь, расположенном между гидрологическими постами Томск и Козюлино. Геометрические параметры и гидрологические характеристики, включая модули расхода и модули сопротивления, были рассчитаны для поперечных сечений, представляющих как существующее, так и проектное состояние. На этом основывается оценка понижения уровня воды и безопасности судоходства с учетом принятых проектных уровней и расходов воды. Рассчитана модель течения, основанная на плановых линиях тока и криволинейных поперечниках, полученных в результате русловой съемки. Плановая линия тока представляет собой направление вектора средней скорости на вертикали, а криволинейные поперечники ортогональны этим линиям тока. Сочетание этих элементов формирует плановую модель течения, которая определяет плановые струи (поток между линиями тока) и полосы плана течений (поток между поперечниками). Формулы Шези и Маннинга используются для выражения уклона свободной поверхности вдоль произвольной плановой линии тока. Не размывающие и размывающие скорости были рассчитаны для смоделированных поперечных сечений вдоль линий тока в сценариях до разработки карьера и после нее. Анализ выявил значительное снижение скоростей течения и небольшое увеличение как не размывающих, так и размывающих скоростей, после разработки карьера. Максимальное расчетное понижение уровня воды составило 0,0186 м, что существенно ниже допустимого порога в 0,05 м и что свидетельствует о минимальном воздействии. В количественном выражении не размывающие скорости увеличились с 0,55…0,65 до 0,63…0,75 м/с, а размывающие скорости увеличились с 0,7…0,85 до 0,82…0,98 м/с после разработки карьера. Данный подход к моделированию обеспечивает основу для обоснования и прогнозирования гидравлического поведения на исследуемом участке реки.

1. Владимирова О.Н. Взаимосвязи между речными и подземными водами в нижнем течении реки Томь (Томская область, Российская федерация) / О.Н. Владимирова, О.Г. Савичев // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. 2021. № 4. С. 41-52. https://doi.org/10.31857/S0869780921040111

2. Гладкова А.С. Геоэкологическая характеристика поймы реки Томи и надпойменной террасы для целей строительства / А.С. Гладкова, Н.Н. Минаев // Вестник Томского государственного архитектурно-стро- ительного университета. 2022. Т. 24. № 3. С. 158-172. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2022-24-3-158-172

3. Чалов Р.С. Пойменно-русловые разветвления: условия формирования и гидролого-морфологическая характеристика // Вестник Московского университета. Серия 5. География. 2023. № 2. С. 10-21. https://doi.org/10.55959/MSU0579-9414.5.78.2.2

4. Стандарт СТО 52.08.31-2012 «Добыча нерудных строительных материалов в водных объектах. Учёт руслового процесса и рекомендации по проектированию и эксплуатации русловых карьеров». Режим доступа: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293755/4293755870.pdf

5. СП-33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. Издание официальное. М.: Госстрой России 2004. 74 с. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200035578.

6. Наумова А.А. Классификация и обзор конструктивных схем расходомеров с сужающими устройствами для открытых водотоков /А.А. Наумова Т.В. Пилипенко, К.Р. Пономарчук // Природообустройство. 2024. № 5. С. 88-95. https://doi.org/10.26897/1997-6011-2024-5-88-95

7. Науменко Н.О. Оценка фактического объема воды в водоеме посредством надводного беспилотного аппарата / Н.О. Науменко, М.А. Ширяева, Н.В. Ханов // Мелиорация и гидротехника. 2024. Т. 14. № 2. С. 275-286. https://doi.org/10.2712-9357

8. Чалов Р.С. Управление русловыми процессами, техногенные воздействия на русла рек и проблемы гидроэкологической безопасности //Вестник Удмуртского университета. Серия «Биология. Науки о Земле». 2022. Т. 32. № 2. С. 184-191. https://doi.org/10.35634/2412-9518-2022-32-2-184-191

9. Беркович К.М. Вертикальные деформации русел рек России под влиянием русловых карьеров / К.М. Беркович Л.В. Злотина, Л.А. Турыкин // Геоморфология и палеогеография. 2024. Т. 55. № 1. С. 5-12. https://doi.org/10.31857/S2949178924010016

10. Tan C., Plink-BjÖrklund P. Morphodynamics of supercritical flow in a linked river and delta system, Daihai Lake, Northern China // Sedimentology. 2021. https://doi.org/10.1111/sed.12839