ВСН 163-83. Учет деформаций речных русел и берегов водоемов в зоне подводных переходов магистральных трубопроводов (Нефтегазопроводов)

10.27. Удельный расход наносов м³/сут (на 1 м ширины русла), откладывающихся в опытной поперечной прорези или траншее, определяется путем сопоставления поперечных профилей прорези (траншеи) на различные даты промеров по формуле

q_т=(l_гh_т)/T_п, (43)

где Dl_г - смещение характерной точки верхового откоса траншеи (бровки или средней точки откоса траншеи) за время между промерами, м; h_т - глубина траншеи, м; T_п - время между промерами, сут.

10.28. Промеры следует выполнять по строго фиксированным поперечникам траншеи, либо по произвольным близко расположенным (через 10-15 м) поперечникам. При промерах по поперечникам необходимо иметь не менее трех засечек местоположения промерного судна: выше и ниже траншеи (10-15 м за границами ее раскрытия) и в проектном створе.

При обработке и совмещении батиграмм разновременных промеров по фиксированным поперечным створам траншеи необходимо установить идентичность этих створов.

10.29. Для определения смещений верхового откоса траншеи по разновременным промерам произвольных ее поперечников необходимо на плане засечек построить линию бровки верхового откоса траншеи на соответствующие даты промеров. Смещение верхового откоса определяют по смещению этой линии в направлении нормали к продольной оси траншеи.

Среднее смещение верхового откоса траншеи между двумя соседними точками на линии определяют как среднее арифметическое из соответствующих смещений в этих точках, измеренных по нормали к оси траншеи.

10.30. Среднюю удельную интенсивность отложения наносов в (м³/(сут×м)) на участке траншеи длиной l определяют из выражения

, (44)

где - смещение верхового откоса в точке i за время t; , - соответственно глубина траншеи в i-той точке при первой и последней сериях промеров, м; п_т - число точек на участке длиной l.

10.31. Смещение верхового откоса траншеи м должно превосходить значение ошибки согласно табл. 9 (при определении величины q_т для фиксированных поперечников траншеи) и превосходить значение м при определении величины q_т по формуле (44).

Смешение верхового откоса траншеи определяют после приведения сравниваемых батиграмм к общему масштабу.

Прогноз заносимости траншей на переходах, расположенных в нижних бьефах ГЭС 10.32. Для составления прогноза удельной интенсивности и объема отложения наносов в траншее на переходах, расположенных в нижних бьефах ГЭС, необходимо иметь следующие исходные данные:

- график связи часовых уровней и расходов воды H=f(Q_ч) для ветвей подъема и спада волн попусков при режиме суточного регулирования за прогнозируемый период производства строительных работ на переходе;

- графики связи средних на вертикали скоростей потока с уровнем при режиме регулирования за прогнозируемый период для ветви подъема u_н=f(Н) и спада u_c=f(Н) волн попусков ГЭС.

- данные о распределении часовых уровней воды за прогнозируемый период отдельно для ветвей подъема и спада волн попусков ГЭС;

- поперечный профиль русла по створу перехода, полученный на основании русловой съемки;

- сведения о неразмывающих скоростях потока (см. рекомендуемое приложение 4);

- данные о крупности и составе донных наносов.

10.33. Прогноз удельной интенсивности отложения наносов за час в расчетном створе траншеи следует производить по формуле (34) или (35). При этом в правые части этих формул в качестве сомножителя вводится коэффициент 0,04 для перевода удельной интенсивности отложения наносов из (м³/(сут×м)) в (м³/(ч×м)).

Расчет ведется для режимов потока со значением скорости, превышающей неразмывающую в соответствии с таблицами рекомендуемого приложения 4.

10.34. Для прогноза объема отложения наносов в расчетном створе траншеи за период строительства перехода из данных ряда о распределении часовых попусков с соответствующими значениями уровней воды за прогнозируемый период отбираются только случаи, при которых скорость потока превышает неразмывающую u>u₀. Эти случаи группируются в частные интервалы уровней и времени их стояния в часах отдельно для ветвей подъема и спада волн попусков ГЭС.

По русловой съемке (поперечному профилю дна) и кривой u=f(H) определяются значения глубины и скорости потока в каждом интервале наполнения русла отдельно для ветвей подъема и спада попусков.

10.35. Объем наносов, поступающих в траншею за период ее разработки (на 1 м длины фронта траншеи), следует определять по формуле

W=W_п+W_с= (Sq_тiпdT_iп+Sq_тiсdT_iс), (45)

где W_п и W_с - удельные объемы отложения наносов в траншее за расчетный период соответственно для ветвей подъема и спада волн попусков ГЭС, м³/м; q_тiп, q_тiс - удельная интенсивность отложения наносов в траншее для i-того интервала наполнения русла соответственно на ветвях подъема и спада, определяемая в соответствии с п. 10.33 и 10.34 м³/(сут×м); dT_iп, dT_iс - продолжительность i-того интервала наполнения русла за прогнозируемый период соответственно на ветвях подъема и спада волн попусков, ч; 1/24 - переводной коэффициент часов в сутки.

УЧЕТ ДЕФОРМАЦИЙ БЕРЕГОВ НА ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДАХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ЧЕРЕЗ ВОДОЕМЫ (ОЗЕРА И ВОДОХРАНИЛИЩА) 11. ЗАДАЧИ, СОСТАВ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИЗЫСКАНИЙ 11.1. Состав и объем изысканий, необходимых для обеспечения прогноза переформирований берегов водоема и высотных обратимых деформаций береговых отмелей, а также для оценки заносимости подводных траншей наносами, должны определяться с учетом размеров водоема, изученности его гидрометеорологического режима, геологического строения берегов и стадий их развития, степени интенсивности динамических явлений в береговых зонах и на открытой акватории, возможности использования материалов проектирования или опыта строительства и эксплуатации близлежащих к проектируемой трассе существующих подводных трубопроводов.

11.2. Детальность и полноту прогноза динамических явлений в береговых зонах участка водоема на заданный срок службы подводного трубопровода уточняют последовательно на каждом из этапов изысканий: предполевом, полевом и камеральном.

11.3. На предполевом этапе изысканий выполняют следующие виды работ:

- осуществляют сбор и предварительный анализ материалов по топографии участка, гидрометеорологическому режиму водоема, динамике береговой зоны, геологическому строению и рельефу дна водоема и берегов, интенсивности переформировании берегов;

- выполняют рекогносцировочные обследования участка, в задачу которых входят: предварительный выбор вариантов размещения створов перехода, уточнение геологического строения и стадий развития берегов, определение границ затопления участка и интенсивности береговых процессов, оценка доступности участка с воды и с суши для обеспечения инженерных условий строительных работ, уточнение представлений о хозяйственном использовании водоема и его береговой зоны, уточнение мест размещения ближайших к участку перехода гидротехнических сооружений и зданий различного назначения, выявление мест размещения опорной геодезической сети и возможности привязки к ней створов и высотных отметок трубопровода, предварительный выбор методики и определение объема полевых изысканий.

11.4. Предполевой этап изысканий завершают подготовкой и оформлением следующих материалов:

- карты или детальной схемы участка перехода (масштаб 1:10000-1:50000 в зависимости от ширины водной преграды и протяженности участка вдоль оси водоема) с указанием мест размещения намечаемых створов перехода трубопровода и границ распространения горных пород в обнажениях уступа берега, типов береговых отмелей, состояния переформирований и высоты берегового уступа, мест размещения гидротехнических сооружений и зданий различного назначения, мест размещения опорной геодезической сети и пунктов наблюдения за гидрометеорологическим режимом водоема:

- поперечных профилей водоема по предварительно намеченным створам переходов трубопроводов с указанием грунтов и геологического строения дна водоема (при наличии типографических и геологических съемок предыдущих лет);

- поперечных профилей створов берега с указанием их геологического строения, полученного по обнажениям пород на уступах, и приближенных отметок возможных предельных уровней воды;

- краткой записки с характеристикой участка и характеристикой гидрометеорологического режима водоема, с обоснованием состава и объема полевых изысканий, с перечнем требуемого оборудования и приборов для производства работ.

Эти материалы передаются в комиссию, которая принимает решение по предварительному выбору участка и створа перехода, а также по проведению полевых изысканий.

11.5. На этапе полевых изысканий выполняют следующие виды работ:

- оборудуют пункты наблюдений за уровнем воды, ветром и волнением;

- закрепляют створы для наблюдений за переформированием берега и высотными деформациями дна на береговых отмелях (по 2-3 створа на каждом берегу);

- выбирают и оборудуют створ наблюдений за вдольбереговыми течениями и перемещениями наносов на береговой отмели; (рекомендуемое приложение 17, рис. 43);

- выбирают створ и закрепляют 3-4 вертикали на открытой акватории водоема для наблюдений за волнением, ветровыми и стоковыми течениями;

- проводят регулярные (в течение 1-2 месяцев) наблюдения за уровнем, ветром и волнением на береговых временных пунктах;

- проводят эпизодические наблюдения за волнением и течениями в пределах открытой акватории водоема и в зонах прибрежного мелководья при наиболее характерных направлениях ветра различной скорости;

- измеряют вдольбереговые течения и перемещения наносов на береговых отмелях (по 10-15 измерений на каждом из берегов водоема);

- проводят 2-3 повторные нивелировки надводного берега и промеры глубин от уреза до основания подводного склона береговой отмели по створам наблюдений за переформированием берега;

- отбирают пробы донных наносов с различных точек береговой отмели, берегового склона или уступа берега и с пляжа (7-10 проб с каждого створа);

- осуществляют сбор дополнительных материалов стационарных пунктов наблюдений Госкомгидромета и пунктов наблюдений различных ведомств за отдельными элементами гидрометеорологического режима участка водоема и динамическими явлениями в береговой зоне;

- выполняют обработку, обобщение и анализ всех данных изысканий.

11.6. С учетом конкретных геологических и гидрологических условий, а также интенсивности береговых процессов отдельные виды работ, предусмотренные п. 11.5, допускается исключать из состава полевых изысканий или выполнять в ограниченном объеме при соответствующем обосновании нa предварительном этапе изысканий и в ходе выполнения полевых работ.

а. Наблюдения за переформированием надводного берега не проводят в случаях, когда развитие береговой зоны достигло стадии относительного динамического равновесия и подводные склоны имеют уклоны порядка 0,005 и менее; береговой уступ сложен скальными или полускальными породами; надводный берег защищен от волновых воздействий устойчивыми во времени аккумулятивными формами (широкими пляжами и береговым валом, косами, барами и др.).

б. Наблюдения за волнением на открытой акватории водоема и в его береговых зонах не проводят на участках переходов трубопроводов, на которых высоты волн при штормовых ветрах редкой повторяемости (1 раз в 10-20 лет) не превышают 1,0 м.

в. Измерения стоковых и ветровых течений не проводят, если их скорости в пределах открытой акватории и в береговых зонах менее 0,2 м/с и если они не осложняют условий строительства и эксплуатации подводных трубопроводов.

г. Наблюдения за высотными деформациями дна не проводят на участках, где имеются береговые отмели абразионного типа, выработанные в трудноразмываемых грунтах (алевролиты, глины, мергели и т.п.), которые не будут подвергаться размыву до отметок заложения трубопровода в течение всего периода его эксплуатации.

д. Измерения вдольбереговых течений и вдольбереговых перемещений наносов исключают из программы работ на участках водоемов, на которых не будет происходить заносимости прорезей за период строительства перехода.

11.7. Этап полевых исследований завершают обработкой данных наблюдений и анализом собранных сведений по участку перехода трубопровода через водоем с оформлением следующих материалов:

- карт или схем участка перехода с уточненной ситуацией, морфологией берегов и другими элементами, перечисленными в п. 11.4;

- совмещенных поперечных профилей водоема по окончательно выбранным створам перехода трубопровода;

- совмещенных профилей разновременных съемок береговой зоны по данным повторных нивелировок и промеров глубин с указанием их геологического строения, уровней воды и соответствующих дат измерений;

- таблиц и графиков изменения во времени уровней воды, скоростей и направлений ветра, элементов ветровых волн, скоростей и направлений течения в пункте регулярных наблюдений;

- таблиц измеренных скоростей вдольбереговых течений и расходов наносов на береговых отмелях со сведениями об обусловивших их элементах режима;

- таблиц или графиков изменения элементов волн и характеристик течений по створу перехода трубопровода при различных условиях режима водоема;

- графиков зависимости высот волн, скоростей течения и расходов наносов от определяющих факторов;

- графиков связи уровней воды и характеристик ветра (скоростей и направлений) на временных пунктах участка перехода с аналогичными элементами на ближайших к участку перехода пунктах стационарных наблюдений Госкомгидромета или других ведомственных организаций;

- таблиц или графиков, характеризующих изменение уровней воды, ветра, волнения и течений в различных зонах водоема за многолетний период, позволяющих определить расчетные значения этих элементов режима в соответствии с требованиями обязательных (12-14, 18) и рекомендуемых (15, 16, 19) приложений.

Все перечисленные материалы сопровождаются краткими записками, в которых указываются источники получения сведений, методика измерений, количество и надежность данных, а также высказываются соображения о влиянии каждого из основных элементов режима водоема и динамических процессов на условия строительства и эксплуатацию подводного перехода трубопровода.

11.8. На камеральном этапе изысканий осуществляют окончательную обработку, анализ и обобщение всех материалов, полученных на первом и втором этапах работ, устанавливают в соответствии с требованиями обязательных (12-14, 18) и рекомендуемых (15, 16, 19) приложений расчетные значения и характеристики режима всех основных элементов (уровня воды, ветра, волнения, стоковых и ветровых течений, вдольбереговых течений и др.), а также выполняют расчеты и составляю прогнозы переформирования берега, высотных деформаций дна и заносимости траншей. По материалам прогнозов составляют профиль плановых деформаций берега и высотных обратимых деформаций дна по всему створу перехода в пределах между местами размещения запорной аппаратуры на обоих берегах водоема.

11.9. Для составления прогнозов береговых переформирований высотных деформаций дна и заносимости прорезей используют исходные материалы, указанные соответственно в разделах 13-15 и в рекомендуемых (16, 17, 19-21) и обязательном (18) приложениях.