''Русловые процессы''
Электронная рассылка
http://subscribe.ru/catalog/science.natural.river

Выпуск № 1. -- 4 августа 2004 г. -- Сайт ''Русловые процессы и ТРИЗ'' http://bedload.boom.ru -- ancondratyev@peterlink.ru

Здравствуйте, дорогие друзья!

Предлагаю Вашему вниманию описание участка одного из ручьев недалеко от Санкт-Петербурга.

Обратите внимание на специфику русла и особенности русловых процессов.

Для данной территории такие русла обычны, но для других территорий как раз наоборот - необычны.

Еще важно, что такой тип русла не учитывается во многих типизациях русел. (По крайней мере, в типизации гидроморфологической теории ГГИ его нет).

Да и вообще, типов русел обычно гораздо больше, чем нам кажется.

Возможно, что такое МНОГОобразие важно учитывать и во многих других науках

Особенности русловых процессов на участке ручья без названия

В этом тексте из соображений анонимности (дабы начальство не упрекнуло в нарушении тайны) убраны все собственные наименования, кроме "Литориновое море", "Балтийское море", "Финский залив".

Ручей, о котором идёт речь, на самом деле не имеет названия.

1. Общая оценка геологического строения и геоморфологическое описание участка.

Рассматриваемая территория расположена на узкой (400-600 м) полосе морской террасированной равнины, протянувшейся между берегом Финского залива и древним эрозионным уступом, вдоль подножия которого в настоящее время проложено шоссе. Рельеф современной прибрежной полосы сформирован в четвертичных отложениях, главным образом ледниковых, в значительной степени переработанных затем деятельностью Литоринового моря, уровень которого примерно 5500-7500 лет назад был на 7-9 м выше, чем уровень современного Балтийского моря.

Берег Древне-Балтийского (Литоринового) моря прослеживается в виде уступа, идущего параллельно современному берегу Финского залива. Высота уступа 13-17 м (отметки подножия 7-9 м, отметки верха уступа (поверхности моренной равнины) - 22-25 м БС). Русло ручья без названия прорезает в уступе глубокую лощину, русло врезанное, дно устлано валунами, местами глыбами.

У подножия уступа и на приморской равнине наблюдаются отложения стадиальных морен, в строении которых господствующее положение занимают валуны и суглинки. В литориновых отложениях по литологическому составу преобладают разные по крупности пески с господством среднезернистых.

Предполагаемый геологический профиль (по материалам визуального обследования дна и склонов обнаженных от дернины участков русла ручья и сведениям об общих закономерностях строения прибрежных Балтийских террас) можно представить следующим образом: относительно тонкий гумусово-торфяной слой, ниже него - песчаный слой и затем подстилающая глинисто-валунная толща (в пределах отметок, представляющих интерес при проектировании).

Территория представляет собой относительно плоскую, заторфованную, слабо заболоченную местность. Территория дренируется ручьём без названия и несколькими дренажными канавами.

Вся рассматриваемая территория покрыта старым смешанным лесом без подлеска с кустарничково-травяным покровом. Деревья большого обхвата, до 30 см и более, сохранились остатки старых пней, у некоторых диаметр достигает 50 см. Корневая система значительно развита. Корневища укрепляют береговые надводные и подводные участки склона ручья и сдерживают его плановые и глубинные деформации. Местами они выстилают всё русло, и ручей протекает по древесно-растительному покрову.

Следов эрозии на рассматриваемой территории вне водотоков не наблюдается.

2. Гидроморфологическое описание ручья и особенности русловых деформаций.

Ручей без названия пересекает территорию примерно с севера на юг, местами незначительно и бессистемно изгибаясь. Выше ручей (на береговом склоне бывшего Литоринового моря) представляет собой горную речку с большими уклонами и скоростями течения. Дно ручья выложено валунами. Река врезана в склон и находится в небольшой лощине. Следов боковой эрозии нет.

Под пешеходной дорожкой и недавно построенным забором ручей пропущен в трубах сечением от 50 см до 1 м. Видно, что даже максимальные расходы воды пропускаются этими трубами (следов выхода воды в обход труб не наблюдается). Общее падение реки - 8 м.

Таким образом, створ перехода оказывается в нижней части склона, в его подошве и начале относительно плоской равнины. Если выше створа перехода ручей врезан относительно окружающей местности на 1,0-1,3 м, то в створе перехода и ниже лишь на 0,3-0,5 м.

Ширина ручья меняется от 1,0 м до 3,0 м. Расширения наблюдаются на участках антропогенного вмешательства. Во время полевого обследования, выяснено, что при расходе воды 30 л/с глубина ручья составила 10-20 см. Высота бровок 40 см. Ширина русла в бровках примерно 2,5 м. По выполненным оценкам, максимальные расходы даже редкой обеспеченности проходят в бровках ручья, без выхода на окружающую поверхность слабовыраженной долины ручья. Редкие переливы высоких вод на окружающую территорию по низинам не приводят к образованию течений, эрозии поверхности и смещению русла ручья.

Таким образом, пойма, как территория, периодически затапливаемая высокими водами, и место, где развиваются плановые деформации русла, у ручья отсутствует.

Ниже створа перехода на протяжении около 70 м, до металлического пешеходного мостика, ручей относительно прямой. Этот мостик, также как расположенные ещё ниже переходы в трубах, существовали на этих же местах более 20-25 лет назад, что показывает топографический план участка масштаба 1:2000, выполненный в 1980-х годах.

Русло ручья врезанное, пойма отсутствует. Мощность донного аллювия мала, местами он отсутствует. В пределах рассматриваемого участка ручей практически не подвержен плановым и высотным деформациям. Совмещение планов 1980 и 1999 годов показывает, что значительных изменений положения русла ручья не произошло. Небольшие различия в положениях русла скорее можно объяснить неточностями съёмки русла, чем плановыми деформациями.

Полевое обследование, проведённое летом 2004 года, показало, что главным ограничивающим и, фактически, определяющим фактором является наличие густой корневой системы деревьев и другой растительности.

3. Прогноз русловых деформаций и профиль предельного размыва в створе перехода.

В ненарушенных условиях прогнозируется значительная плановая устойчивость русла ручья как в створе перехода, так и на других прилегающих участках. Вертикальные деформации также незначительны (в пределах 20 см).

В случае даже незначительного антропогенного вмешательства (раскорчевка деревьев и пней, сброс мусора, песка, стройматериалов и т.п. в русло, неумеренная расчистка русла, езда транспорта вблизи современного русла) характер русловых деформаций может быть значительно нарушен. Рекомендуется сохранять русло и берега в современном состоянии. Особенное внимание уделить сохранению ближайших деревьев и пней. При значительном антропогенном вмешательстве прогноз русловых деформаций необходимо производить дополнительно.

По данным полевого обследования построены современный профиль по створу подводного перехода и прогнозный профиль (рис. 3.1. Рисунок не помещаю). Следует обратить внимание, что для такого малого ручья, как рассматриваемый ручей без названия, в условиях большой изменчивости конкретного профиля при незначительном передвижении его вверх или вниз по ручью, к этим профилям следует относиться не как к рабочему чертежу, а как к иллюстрации основных положений.

Среди них такие: 1) плановые деформации в ненарушенном состоянии практически отсутствуют; 2) вертикальные деформации могут достигать порядка 20 см, т.е. нижний предел размыва в створе перехода в ненарушенном состоянии может достигнуть отметки +5,5-5,6 м БС; 3) отметки, представленные на профиле, получены с плана масштаба 1:500, выполненного в декабре 1999 года и могут незначительно отличаться от современных, а также измениться при перенесении положения створа перехода. В конкретном случае отметку предельного размыва необходимо отсчитывать ниже на 0,2 м относительно существующего положения низшей точки русла.

4. Оценка антропогенного вмешательства и рекомендации по прокладке подводного перехода по гидрологическим условиям.

Устойчивое русло ручья может быть легко выведено из равновесия относительно небольшими антропогенными вмешательствами. Например, такие вмешательства заметны на участке ручья, расположенном в 20-40 м выше створа перехода. Здесь по неизвестной, но явно антропогенной причине (например, расчистка русла ручья или раскорчевка большого дерева), произошёл размыв правого берега ручья, что привело к поступлению наносов в ручей. Такие вмешательства в больших масштабах могут привести к разным последствиям, например, большому поступлению наносов в русло, что повлечёт к перегрузке русла наносами, выходу вод ручья из русла и разработке новых русел.

Поэтому расчистку русла ручья стоит производить по мере надобности, но для этого не следует применять такую технику и машины, которые могут нарушить берега, русло или корневую систему деревьев. Очищать следует только от мусора и веток, не затрагивая естественное дно. Необходимо контролировать любые другие антропогенные вмешательства в русло и берега ручья.

По условиям русловых деформаций возможны различные способы прокладки подводного перехода.

Возможно, что наиболее простым и рациональным вариантом будет проходка траншеи открытым способом. Малая ширина и глубина ручья не представляет собой препятствия для трактора. Глубина траншеи, как видно из профиля предельного размыва, даже с учётом дополнительного технологического заглубления будет не велика. Неглубокую траншею можно выкопать малыми средствами механизации или даже вручную, для того, чтобы избежать значительного антропогенного вмешательства.

Единственным важным условием этого способа прокладки трубы является обязательное восстановление нарушенного состояния грунта для компенсации ограничивающего воздействия густой корневой системы деревьев и пней. Для этого рекомендуется засыпать траншею крупным камнем. Засыпка песком приведёт к размывам берегов в районе траншеи и резкому расширению русла ручья, по аналогии с тем, что происходит на выше расположенном участке, где наблюдается антропогенное вмешательство.

Другой вариант прокладки - метод направленного бурения - тоже приемлем, но требует дополнительных геологических исследований, потому что переход находится у подножия древнего морского склона. Общая геоморфологическая оценка, при этом, даёт основание полагать, что под тонким слоем гумуса и небольшого слоя песка (и в смеси с ним) на небольшой глубине находится глинистая толща с включениями гальки и валунов. Встреча с большим валуном или глыбой или скоплением валунов может оказаться большой проблемой при прокладке газопровода методом наклонного бурения. Прокладка методом направленного бурения может также привести к дополнительным осложнениям, как, например, устройство входных и выходных котлованов, движение техники и пр., что спровоцирует поверхностную эрозию территории и может привести к смещению и даже изменению направления русла ручья.

В таких специфических условиях руслоформирования, в которых находится рассматриваемый ручей без названия, важнейшее значение имеет сохранение (и, наоборот, нарушение) естественного состояния долины, русла и растительности. Поэтому следует особенно тщательно следить и по возможности не допускать нарушения естественного состояния, - главным образом, корневой системы, задернованности и травянистой растительности береговых склонов ручья и его дна.

Также возможны различные варианты воздушного перехода через ручей, например, по пешеходному мостику. Высота мостика над современными бровками должна быть не менее 10 см, чтобы обеспечить пропуск максимальных расходов воды редкой обеспеченности. Такой вариант хорош тем, что не нарушает русло ручья, а сооружение лёгкого мостка также можно провести средствами малой механизации или вручную без значительного нарушения берегов.

Желаю Вам всего самого доброго!

Ведущий - Александр Кондратьев.

Выпуск № 1. -- 4 августа 2004 г.
Сайт ''Русловые процессы и ТРИЗ'' http://bedload.boom.ru -- ancondratyev@peterlink.ru

Электронная рассылка ''Русловые процессы'' http://subscribe.ru/catalog/science.natural.river