Диссертация (Повышение водообеспеченности сельскохозяйственных объектов на основе превентивных мероприятий, обеспечивающих устойчивость низконапорных грунтовых плотин центральной Якутии), страница 6

Согласно составленным климатическим моделям, всередине XXI века средняя температура Земли может повыситься от 1,1 до 6,4 C[2]. В Центральной Якутии этот показатель за последние 20 лет уже вырос болеечем на 2,5 С [5]. В последние годы в Якутии все сильнее ощущается потеплениеклимата, которое отражается через следующие факторы: повышение среднейгодовой температуры воздуха, сокращение продолжительности зимнего сезона,увеличениемощностисезонноталогослоя,деградациязащитногослоямноголетнемерзлых пород. В общем итоге верхняя часть криолитозоны теряетсвой «запас холода».

Из-за этого на некоторых местах начинают появляться«перезимки» – сезонноталый слой не успевает смыкаться с верхней частьюмноголетнемерзлых горных пород [13].Выполненный в процессе исследований анализ показал, что в ЦентральнойЯкутии за последние 30 лет температура воздуха повысилась более чем на 2,5 С(таб. 2.1, рис. 2.3, 2.4.), что по данным многолетних наблюдений привело кзаметному увеличению суммы атмосферных осадков (таб. 2.2, рис. 2.5, 2.6.) [20].Таблица 2.1 - Среднегодовая температура воздуха (ºС) за период 1994-2016 годыГод199419951996199719981999Сумма осадков, ммЧурапчаБердигестях-11,3-10,8-9,3-8,7-10,3-9,8-10,0-8,8-10,4-10,0-10,8-10,53520002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016Среднемноголетняятемпература воздухаПродолжение таблицы 2.1-11,0-11,5-9,0-10,4-11,5-9,3-10,2-8,5-8,7-9,1-9,3-9,2-9,0-8,9-9,4-8,2-9,2-10,1-9,4-8,4-8,6-11,0-8,5-9,8-8,0-7,6-9,4-9,2-8,1-9,4-8,8-8,9-7,9-8,9- 9,7- 9,10198519901995200020052010Температура воздуха, ˚С-2-4y = 0,0657x - 11,116R² = 0,349-6-8-10-12-14Рисунок 2.3 – Среднегодовая температура воздуха на ст.

Чурапча.Лено-Алданское междуречье201536019952000200520102015Температура воздуха, ˚С-2-4y = 0,0641x - 9,9261R² = 0,2205-6-8-10-12Рисунок 2.4 – Среднегодовая температура воздуха на ст. Бердигестях.Лено-Вилюйское междуречьеТаблица 2.2 – Среднегодовое количество осадков (мм) за период 1994-2016 годыГод19941995199619971998199920002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016Среднемноголетнееколичество осадковСумма осадков, ммЧурапчаБердигестях29229422620925626628237718525926231826327218620419414325431428130233935527338729539523233226725922327623227524926732328737428620730129324025628737400y = 2,5932x + 201,25R² = 0,2141350300Осадки, мм2502001501005001985199019952000200520102015Рисунок 2.5 – Сумма осадков на ст.

Чурапча. Лено-Алданское междуречье450y = 0,6304x + 280,17R² = 0,0052400350Осадки, мм3002502001501005001995200020052010Рисунок 2.6 – Сумма осадков на ст. Бердигестях.Лено-Вилюйское междуречье201538Вместе с тем, существенные изменения климата в последние годы привелик заметному изменению водности водохранилищ и других водоемов ЦентральнойЯкутии. Увеличение осадков в летний период вызвало повышение водности рек.Например, максимальный расход воды в реке Суола в 1995 г. составлял около 4м3/сек, а в 2013 - 12 м3/сек, т.е.

увеличился в 3 раза (таб. 2.3, рис. 2.7.) [20].Таблица 2.3 – Расходы воды на реке Суола – ст. Бэдимэ, м3/секГодИюньИюльАвгустСентябрь198919901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018Среднемесячноезначение4,1902,330нбнбнбнб13,8000,0900,8809,3001,89018,2001,4204,0800,0007,3204,1406,51021,5004,1200,6500,930нб4,87032,0006,5709,0409,0105,5305,1405,78467 %0,3300,099нбнбнб1,990,3500,1000,4200,2300,3401,8400,4500,3200,6400,5000,5600,9602,4800,7700,1000,120нб0,1202,97022,7004,6901,9000,3300,9601,54218 %0,0500,030нбнбнб0,2000,0820,0120,0450,0400,0960,3200,0430,0410,0240,1601,0800,1000,4400,2100,0360,016нб0,0368,4606,4400,7900,6000,1000,3200,6597%0,0160,006нбнбнб0,2100,028нб0,0240,0460,0140,2200,0050,4500,0180,2401,9907,8300,2800,2200,0660,010нб1,4703,3401,9200,1600,2400,4501,4400,698%Среднегодовоезначение1,150,610,610,610,60,63,560,050,342,40,585,140,481,220,172,051,943,856,171,330,210,2711,6211,699,43,672,941,611,963914Расход воды, м3/сек12y = 0,1259x + 0,3101R² = 0,164210864201990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018Рисунок 2.7 – Расход воды в р.

Суола на ств. БэдимэВ связи с тем, что при сооружении всех гидротехнических сооруженийприменялсяпринципстроительствассохранениемгрунтовоснованиясооружений в мерзлом состоянии, изменившиеся природно-климатическиеусловия начали воздействовать на основания сооружений, построенных намерзлых грунтах, что в первую очередь, снижает надежность и прочностьгидротехническихсооружений.Приэтом,гидротехническиесооруженияиспытывают не только общеклиматический, но и техногенный прессинг,обусловленный дополнительными водно-тепловыми нагрузками от водохранилищ[93].Изменившиеся природно-климатические условия начали воздействовать наоснования сооружений, построенных на мерзлых грунтах, что в первую очередь,понизило их надежность и прочность.

Наглядными примерами аварийныхситуаций вследствие изменения природно-климатических условий и зоогенноговоздействияземлеройныхживотных(ондатр)являютсяразрушениягидротехнических сооружений на водохранилищах Сири-Холлогос в 2014-м,Усун-Эбэ в 2015-м, Эбэ в 2017-м годах.40В июле 2014 года, в результате продолжительных ливневых дождей(дождевые паводки), произошел перелив водной массы через грунтовую плотинуводохранилища Сири-Холлогос.

За четыре дня выпала полуторамесячная нормаосадков (рис. 2.8.) [85].120Осадки, мм100806040200среднемноголетняя2014 гРисунок 2.8 – Сумма осадков на ст. Чурапча в 2014 годуВследствие чего, водовыпуски, с максимальной пропускной способностью22,4 м3/с, не справились с пропуском воды. Несмотря на это, тело плотинывыдержало давление наступающей воды и устояло. Обследование показало, чтоосновной комплекс гидротехнических сооружений (трубчатый уровневыйводовыпуск, донный водовыпуск, охлаждающие установки, основная частьгрунтовой плотины) остался невредимым. Прорыв воды из водохранилищапроизошел в результате термоэрозионного разрушения зоны примыканияплотины к бортам долины р.

Татта, где широкое развитие получили породыледового комплекса. После прорыва ледового комплекса поток воды постепенноначал размывать левую часть тела плотины (рис. 2.9.).41Рисунок 2.9 – Прорыв воды из водохранилища Сири-Холлогос зоне примыкания плотинык бортам долины р. ТаттаОсновной причиной разрушения данной плотины является интенсивнаяфильтрация через растительный слой по коренному берегу, спровоцировавшейтаяние линзы, продолжительные ливневые дожди, а также увеличение глубинысезонного оттаивания грунтов и вытаивание массивообразующих подземныхльдов.

Согласно выводам комиссии Министерства сельского хозяйства ипродовольственной политики Республики Саха (Якутия) от 15 июля 2014 года[66], при переполнении акватории водохранилища, произошел перелив воды посуществующейестественнойложбине.Врезультатепоявилсяпрорансерпообразной формы шириной 50-60 м и длиной не менее 150 м. На бортахпрорана, представляющем эрозионный цирк обнажались клинья повторножильного льда. Глубина залегания верхней поверхности льда от дневнойповерхности около 1,0 м. Вмещающие лед грунты представлены пылеватымисуглинками темно-серого цвета. Доля льда превышает половину объемаотложений ледового комплекса.42В настоящее время плотина разрушена до места, где установленытермосифонные охлаждающие устройства (рис.

2.10.) и по рекомендациисотрудников Института мерзлотоведения СО РАН находится на консервации.Рисунок 2.10 – Проран на грунтовой плотине Сири-ХоллогосВо избежание повторения чрезвычайной ситуации, прежде чем, приступитьк работам по восстановлению гидротехнического сооружения рекомендованопроведение детального изучения инженерно-геологических и геокриологическихусловий местности.В июне 2015 года произошел прорыв воды через грунтовую плотину наводохранилище Усун-Эбэ Таттинского улуса, объемом воды 3 млн м3,предназначенной для накопления резервного объема воды для села Туора-Кель(рис. 2.11).

Гидротехническое сооружение состоит из грунтовой плотины длиной90 м, высотой 3 м, шириной по верху 6 м, с 3-мя сифонными водовыпусками, изметаллическойтрубы,диаметром400мм.Прорывводноймассыизводохранилища Усун-Эбэ хлынул в сторону нижерасположенного водохранилищаТуора-Кель,обеспечивающеговодопотреблениеселаТуора-Кель.Толькосвоевременно предпринятые меры помогли предотвратить разрушение грунтовой43плотины водохранилища Туора-Кель (рис. 2.12), избежать многомиллионныхзатрат от негативного воздействия воды.Рисунок 2.11 – Грунтовая плотина водохранилища Усун-Эбэпосле прорыва. Август 2015 годаРисунок 2.12 – Аварийно-спасательные работы на плотине Туора-Кельс. Туора-Кель Таттинского района.

Июнь 2015 годаПричиной аварии по результатам работы комиссии Министерства сельскогохозяйства и продовольственной политики Республики Саха (Якутия) от 17 июня2015 года [65], установлена донная фильтрация через хатку ондатры в районе44установленных сифонных водовыпусков. Также, одной из причин, вызвавшихпрорыв, могла быть длительная работа автоводосбросного устройства вследствиезатяжных дождей, повлекшее оттаивание мерзлого ядра тела грунтовой плотины.В настоящее время гидротехническое сооружение не восстановлено.Рабочей комиссией Министерства сельского хозяйства и продовольственнойполитики Республики Саха (Якутия) рекомендовано проведение реконструкцииавтоводосбросного сооружения с трубчатого на открытый тип, с учетоммаксимальных расходов и усовершенствования защитных покрытий откосовплотин.Аналогичная ситуация меньшего масштаба произошла в мае 2017 года нагрунтовой плотине водохранилища Эбэ села Телиги Мегино-Кангаласского улуса(рис.