Диссертация (Повышение водообеспеченности сельскохозяйственных объектов на основе превентивных мероприятий, обеспечивающих устойчивость низконапорных грунтовых плотин центральной Якутии), страница 4

При этом при строительстве всех объектов применялся принципстроительства с сохранением грунтов основания сооружений в мерзломсостоянии, то есть грунтовые плотины этих объектов относятся к мерзлому типуплотин.1.3.Обоснование необходимости проведения геокриологическихисследований гидротехнических сооруженийУже много лет человечество обеспокоено нарастающим потеплениемклимата. Данные метеорологических наблюдений в различных регионах Землипочти повсеместно показывают повышение температуры приземного слоявоздуха. Изменение уровня энергетического баланса Земли было неравномерным:в 40-х и 50-х годах прошлого столетия наблюдалась некоторая стабилизацияклиматических условий (стояли сильные морозы), но в конце столетия началосьустойчивое потепление.

За последние 25–30 лет температура приземного слоявоздуха на планете повысилась на 0,3–0,4 С. По прогнозам к 2025 году средняяглобальная температура поверхности планеты увеличиться на 1,0–1,5 С, а кконцу XXI века повысится еще на 3,5–4,0 С [1].В настоящее время средняя годовая температура воздуха относительно 80-хгодов прошлого века выросла на 2,5 С [5].Как известно, разрушениенизконапорных гидроузлов вне зоны многолетней мерзлоты составляют 47,6 %[7],авкриолитозонерекогносцировочного-67,0обследования,%[8].Какизменившиесяпоказываютврезультатыпоследниегодыклиматические условия, повлекли увеличение объемов атмосферных осадков иводностималыхрек,которыенегативноотражаютсянасостояниегидротехнических сооружений, построенных на вечномерзлых грунтах, требуютпересмотра проектных параметров и характеристик, предусмотренных при24первоначальномпроектировании.Приэтом,длядальнейшегоизучениязакономерностей формирования термовлажностного режима оснований плотин иобоснования причин указанных явлений, требуются детальные исследованиягеокриологического состояния сооружений.Для более объективного изучения текущего состояния грунтовых плотин,учитывая географическое расположение Центральной Якутии, а также влияниегидротехнических сооружений на безопасность населенных пунктов в периодыпрохождения весеннего половодья и дождевых паводков, для детальныхгеокриологических исследований выбраны наиболее типичные по состояниюгрунтовыеплотиныКуогалыуселаЧурапчаЧурапчинскогорайона,расположенное в Лено-Алданском междуречье и Матта у села БердигестяхГорного района, расположенное в Лено-Вилюйском междуречье.1.4.1.ПроведенныенеудовлетворительноеВыводы по главеисследованиясостояниепоказалиобъектоввосновномсельскохозяйственноговодоснабжения, в части:– из 23 обследованных сооружений, состояние только 8-ми объектов можнооценить, как удовлетворительное (35 %); 8 - требуют капитального ремонта иреконструкции; 9 - текущего ремонта; 2 объекта в связи с разрушением иотсутствием потребности в них подлежат списанию;– особую опасность представляют гидротехнические сооружения наводохранилищах Куогалы и Матта, расположенные выше населенных пунктов,где происходит просадка дна уровневого водосброса и фильтрация на участкеустройства сифонных водовыпусков;– в результате больших, несоразмерных потребностям населенных пунктови сельскохозяйственного производства объемов воды некоторых водохранилищ(Матта, Чурапча, Куогалы, Юрюн-Кель и др.) происходит разрушение береговыхлиний, расширение их акваторий, изменение мерзлотно-температурных режимов25тел, оснований грунтовых насыпных плотин вследствиетемпературноговоздействия водохранилищ.

Возникновению указанных разрушений и дефектов, впервую очередь влияет сверхнормативное оттаивание многолетнемерзлых пород,вследствие повышения температур пород под утепляющим воздействиемводохранилищ в продолжительный зимний период;–продолжительнаяэксплуатацияобъектовбезнормативногофинансирования приводит к износу и разрушению сооружений, что создаетреальную угрозу возникновения техногенных аварий в период прохожденияполоводий и паводков.2.В связи с тем, что при строительстве всех объектов применялсяпринцип строительства с сохранением грунтов основания сооружений в мерзломсостоянии, грунтовые плотины этих объектов относятся к мерзлому типу плотин.3.Для изучения текущего состояния грунтовых плотин, учитываягеографическоерасположениеЦентральнойЯкутии,длядетальныхгеокриологических исследований выбраны наиболее типичные по состояниюгрунтовыеплотиныКуогалыуселаЧурапчаЧурапчинскогорайона,расположенное в Лено-Алданском междуречье и Матта у села БердигестяхГорного района, расположенное в Лено-Вилюйском междуречье.4.В целях обеспечения безопасной эксплуатации объектов, сниженияуровня негативного воздействия изменений природно-климатических условий,антропогенных и зоогенных факторов на гидротехнические сооружения,необходимо проведение следующих мероприятий:– проведение работ по геокриологическому мониторингу гидроузлов(температурный режим, криогенное строение, наличие фильтрации и др.) сзаложением сети геотермических и пьезометрических скважин;– усовершенствование и введение новых методов и способов превентивныхмер для повышения устойчивости сооружений путем защиты от землеройныхживотных и интенсификации промерзания тел и оснований грунтовых плотин;– пересмотр первоначальных проектных параметров, в части пропускнойспособности сооружений и несущей способности грунтовых плотин.26ГЛАВА 2.

ОСОБЕННОСТИ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙЯКУТИИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ИНЖЕНЕРНЫЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕСООРУЖЕНИЯ2.1.Природно-климатические и геокриологические условияЦентральная Якутия — наиболее обжитая и заселенная часть республики.Она занимает прогиб огромной платформы и включает долину Лены от устьяВитима примерно до устья Вилюя. Лено-Амгино-Алданское междуречье ибассейн Вилюя.

Окружающие ее с северо-востока, северо-запада и юга горы какбы подчеркивают ее центральное положение. Здесь сосредоточены многиеважные центры промышленности республики, главные очаги ее земледелия иживотноводства, здесь находится столица Якутии – Якутск (рис.2.1) [16].Рисунок 2.1 – Расположение Центральной Якутии27В соответствии с Системой ведения сельского хозяйства в Республике Саха(Якутия) на период 2016-2020 годы Центральная зона Якутии охватывает 9районов, расположенных в пригороде Якутска и Лено-Алданского междуречья[76].Рельеф Якутии разнообразен и сложен, который существенно влияет наформирование поверхностного и подземного стоков.

Долины рек Лены и Вилюяохвачены Ленской и Центральноякутской низменностью, с абсолютнымиотметками до 150-200 м. Мезорельеф представлен террасами мелких и среднихрек, термокарстовыми понижениями и болотами [96]. Строение поверхностиЦентральноякутскойравнинывосновномопределяетсяэрозионно-аккумулятивной деятельностью рек.

Здесь выделяются пойма, низкие и высокиенадпойменные террасы (всего 10 террас, включая пойму). Относительноепревышение наиболее высокой Табагинской террасы над урезом воды реки Леныдостигает 150 м. Поверхность высоких террас осложнена долинами притоковЛеныиВилюя,термокарстовымипонижениями(аласами)иозерами,булгунняхами (многолетними буграми пучения), эрозионными останцами иместами дюнами (тукуланами) [3].Якутия отличается большим разнообразием почв. Значительную частьцентральной части Якутии занимают мерзлотные палевые карбонатные почвы,распространенные на Лено-Вилюйском и Лено-Амгинском междуречьях древнейаллювиальной равнины, сложенной лессовидными суглинками.

Они являютсязональным типом почв для данной подзоны, развиваются в наиболее засушливыхусловиях, под пологом сухих кустарничково-травянистых лиственничников,преимущественно брусничных, сочетающихся по мезопонижениям (аласы,чараны) с солончаковыми фитоценозами, развитыми на луговых засоленных инезасоленных почвах. Основной недостаток этих почв – высокое залеганиекарбонатов в их профиле, которые при освоении могут быть вовлечены впахотный горизонт, чем увеличат щелочность и снизят общее плодородие. Этотнедостаток устраняется при внесении органических и минеральных удобрений.При освоении они нуждаются в азотных и органических удобрениях, которые28необходимы не только для обеспечения элементами питания, но и для усилениябиологической активности и улучшения агрофизических свойств почв. Эти почвыперспективны для освоения под зерновые и кормовые культуры [3].ОсновнойособенностьюклиматаЯкутииявляетсярезкаяконтинентальность, большие, доходящие до 100 С амплитуды колебаниятемпературы воздуха, малое количество осадков и большой дефицит влажностивоздуха, особенно в летние месяцы.

Континентальность климата связана сотносительно высоким положением Якутии по географической широте, а также еерасположением на северо-восточной окраине Евразии. Сухость воздушных масс,поступающих с запада, обусловлена значительной удаленностью Якутии отАтлантики. Средняя месячная температура зимой составляет –40, –42 С. Самымтеплым месяцем является июль. Средняя месячная температура воздуха летом вцентральной Якутии составляет 16-18 С. Почти на всей территории Якутиитемпература воздуха в этом месяце в дневные часы может подниматься до 3035 С. Сумма отрицательных температур составляет 5000-6000, а положительных –1700-1900С.ХарактернымдляклиматаЯкутииявляетсябольшаяпродолжительность зимнего периода – от 7 до 8,5 месяцев в году.

Среднегодовыетемпературы в Центральной Якутии, –13, –15 С. Наиболее холодный месяц январь[96]. Метеорологический режим зимой определяется господством северовосточного отрога Сибирского антициклона с высоким барическим давлением, атакже местных антициклонов, чаще всего формирующихся в северо-восточнойчасти Якутии [26].Под господством антициклонального поля на территориирайона в это время преобладает ясная безветренная погода, которая еще вбольшей степени способствует выхолаживанию поверхности земли. Влияниерельефа на распределение температур сказывается в понижении зимнихтемператур на 2-2,5 С при переходе от больших долин к водораздельнымпространствам. Здесь проявляется влияние двух факторов: безветренной погоды иналичия множества местных аккумуляторов холодного воздуха в виде аласов идолинмелкихрек.Попоследнейпричинезаморозкоопасными в начале и в конце лета [15].аласыявляютсянаиболее29Осадки на территории Якутии выпадают крайне неравномерно.