Пересечение рек под землей

ПОДВОДНЫЕ НЕФТЕПРОДУКТОПРОВОДЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ

Топографо-геодезические и гидрографические работы

Гидрологические изыскания

Инженерно – геологические изыскания

Типизация русловых процессов

Параметры прокладки

Состав проекта

Выбор участка для подводного перехода

Одним из главных требований, которые необходимо соблюдать при строительстве подводных переходов магистральных трубопроводов, является заглубление трубопроводов ниже прогнозируемого профиля размыва русла реки, определяемого на основании материалов инженерных изысканий с учетом возможных деформаций русла в течение 25 лет эксплуатации перехода для траншейного способа строительства и 50 лет – для бестраншейного способа строительства, при использовании способа наклонно-направленного бурения.

При выборе участков перехода важно руководствоваться следующими общими требованиями:

• располагать переход на прямолинейных или слабоизогнутых участках рек;
• пересекать водную преграду под углом, близким к прямому, по отношению к выбранному участку реки;
• стремиться к минимальной ширине поймы;
• пересекать широкие поймы на участке с минимальным числом стариц, озер, болотистых участков, не допуская крутых поворотов трассы;
• избегать пересечений трассы с участками многорукавных русел и излучин, имеющих спрямляющие протоки;
• располагать их в нижних бьефах гидроузлов за пределами зоны активного однонаправленного размыва русла и удаления от подходных каналов к шлюзам;
• располагать ниже по течению от мостов, промышленных предприятий, пристаней, речных вокзалов, гидротехнических сооружений, водозаборов и других аналогичных объектов;
• избегать зон нерестилищ и участков массового скопления рыб.

На втором этапе выбирают участки переходов для изысканий и проектирования. Выбор осуществляет комиссия, в состав которой должны входить представители государственных органов по охране природы и рыбных запасов.

Выбор участка для прокладки в одном техническом коридоре нескольких ниток переходов различного назначения должен быть осуществлен особо тщательно, с учетом повышенной экологической опасности при эксплуатации.

Определение створа подводного перехода

Определение створа перехода на участке реки, выбранной комиссией, осуществляет проектная организация после выполнения русловой съемки, инженерных и экологических изысканий.

При соответствующем технико-экономическом обосновании допускается располагать переходы через реки и каналы выше по течению от указанных объектов, при этом должны разрабатываться дополнительные мероприятия, обеспечивающие надежность работы подводных переходов.

Переходы магистральных трубопроводов через реки относятся к категории пассивных гидротехнических сооружений, не предназначенных и не способных влиять на ход развития руслового процесса. Подводные трубопроводы сами подвержены влиянию русловых деформаций и требуют учета характера, темпов, интенсивности и возможного диапазона плановых и глубинных деформаций за период их эксплуатации.

Сложные условия выполнения подводно-технических и строительномонтажных работ на подводном переходе обусловливают высокую стоимость его сооружения. Эти условия могут существенно отличаться не только на различных участках одной реки, но и на разных створах одного и того же участка. Так могут отличаться размеры поймы, поперечные профили створов русла и инженерно-геологические характеристики грунтов, в значительной мере определяющие объемы и стоимость выполняемых земляных работ.

Альтернативные варианты прокладки трубопровода по тому или иному створу или участку перехода могут отличаться не только затратами на непосредственное строительство подводного перехода, но и затратами на сооружение трубопровода на участках, примыкающих к подводному переходу. Последнее обстоятельство может быть обусловлено необходимостью для некоторых вариантов прокладки пересечения стариц и некоторым удлинением трассы. Поэтому вариант сооружения с минимальными затратами перехода на одном участке может быть связан с увеличением стоимости строительства трубопровода на подходе к этому участку. И наоборот, вариант сооружения перехода на другом участке может характеризоваться большими затратами, но уменьшением стоимости строительства трубопровода на подходе к этому участку.

Для выбора оптимального участка и створа перехода может использоваться такой обобщенный критерий, как приведенные затраты. Однако учитывая, что задача носит локальный характер, и различные варианты обычно мало отличаются по длине трассы, в качестве критерия в большинстве случаев можно использовать капитальные затраты на прокладку трубопровода в русловой и пойменных частях перехода, а также на участках, прилегающих к нему.

После проведения камеральных и полевых изысканий при формулировании задачи на генеральном направлении трассы и на подходах к реке можно выявить точки (узлы), через которые может быть проложен трубопровод.

Эти точки могут быть соединены дугами, каждой из которых после анализа условий строительства, может быть поставлена, стоимость сооружения соответствующего участка трубопровода C_ij, где i_j – номера точек (узлов) начала и конца дуги. Задача сводится к нахождению такого пути, соединяющего начальную и конечную точки графа, который соответствовал минимуму суммарных затрат на сооружение трубопровода по этому пути.

Задача является многовариантной и для ее решения можно использовать динамическое программирование, рекуррентные соотношения которого записываются в виде:

Прогноз переформирований русла

Себестоимость строительно-монтажных работ существенно зависит не только от выбора участка и створа перехода, но и от заглубления трубопровода, определяющего объем выполняемых подводных земляных работ. Стоимость выполнения подводных земляных работ достигает 50% от общей стоимости строительства перехода. Причины этого кроются не только в значительной стоимости выполнения единицы объема подводных земляных работ, обусловленной применением дорогостоящей техники, но также и в необходимости выполнения этих работ в больших объемах, что связано со значительной шириной траншеи по дну, достигающей 6 – 10 м, и незначительным заложением откосов, равным иногда 1/3. Объем земляных работ зависит не только от указанных параметров, но и от глубины подводной траншеи, которая может достигать на реках со значительными сезонными и многолетними переформированиями русла 6 м и более.

Тем не менее практика показала, что нередко происходят размывы подводных трубопроводов, заглубленных на 0,5 м ниже прогнозируемого предельного профиля размыва русла реки, определенного с использованием детерминированных методов прогнозирования, базирующихся на совмещении продольных профилей створов и нахождении огибающих этих профилей с учетом развития руслового процесса, описываемого гидроморфологической теорией. Анализ данных эксплуатации подводных трубопроводов показывает, что основной причиной, вызывающей их предаварийное состояние, является переформирование русел и берегов рек, в результате чего размытые участки трубопроводов подвергаются силовому воздействию потока воды.

Для прогнозирования русловых деформаций используют количественные показатели руслового процесса: скорость и направление перемещения гряд, побочней, осередков, излучин, а также изменения высотных отметок русла реки. Количественные показатели устанавливают на основании специальных исследований и сопоставления русловых съемок разных лет. Такие русловые съемки могут быть выполнены в различные моменты времени, в том числе в периоды спокойного развития русла реки, например, в меженный период. Однако существуют периоды, характеризующиеся интенсивным переформированием и значительными береговыми и русловыми деформациями, обусловленными гораздо большей скоростью течения воды. Такие переформирования наблюдаются, например, во время ежегодного весеннего паводка, когда не только возрастают скорости деформаций, но и увеличиваются конечные размеры этих деформаций, в том числе глубины размывов дна реки.

Следует иметь в виду, что кроме относительно засушливых лет, характеризующихся незначительным выпадением атмосферных осадков, меньшим стоком рек и соответственно незначительными деформациями русел рек, в иные годы вследствие выпадения обильных осадков могут происходить наводнения со всеми вытекающими отсюда последствиями, в том числе особо большими размывами берегов и дна рек.

Поэтому прогноз переформирований русла реки, основанный на обработке данных подводной съемки, выполненной в период спокойного развития русла реки, обладает очевидно меньшей достоверностью. Однако любой прогноз переформирования русла, основанный, например, на вероятностном моделировании, учитывающем потенциальную возможность возникновения редких, но значительных по размерам деформаций русла, хотя и будет обеспечивать большую достоверность, но тем не менее не позволит исключить погрешность, так как переформирование русла реки обусловлено посредственно через размеры стока реки погодными условиями, долгосрочное прогнозирование которых не отличается высокой точностью.

Детальный анализ причин, приводящих к переформированию русла реки, довольно сложен и обычно не бывает исчерпывающим. К факторам, в наибольшей мере определяющим характер переформирований русла реки, следует отнести гидрологический режим водотока, зависящий, как уже отмечалось, от выпадения атмосферных осадков и других случайных величин, инженерно-геологические характеристики русла, а также рельеф местности, по которой протекает река. Установление причинно-следственных связей между этими факторами и характеристиками переформирования русла представляет определенные затруднения, что обусловливает целесообразность привлечения для описания процесса переформирования теории случайных функций.

В рамках этой теории описание переформирования русла может быть выполнено различным образом. В простейшем случае, опустив из рассмотрения такие факторы, как время эксплуатации трубопровода и характеристики русла на большом удалении от перехода, поперечный профиль русла реки в створе перехода может быть описан одномерной случайной функцией Z(x). Аргумент х является неслучайной абсциссой точки профиля, а значения ординаты Z будут случайными для одного и того же значения абсциссы и различных моментов времени, обусловленных случайным процессом переформирования русла реки. Функциональные зависимости, описывающие профиль дна реки по створу перехода в различные моменты времени, будем называть реализациями случайной функции.

Источник

Реки, которые стали «жить» под землей

Реки являются источником жизненной силы для многих растений, животных и даже человека. Сегодня многие реки в мире перегораживаются плотинами, исчезают, загрязняются и исчерпываются.

Некоторые из самых крупных в мире рек от реки Колорадо до Инда, не могут добраться до своей конечной точки – до моря, потому что люди забирают их воды для орошения земель, промышленности или других целей. Некоторые другие реки вынуждены подчиниться человеку, который пытается приручить природу для того, чтобы оградить себя от наводнений и увеличить площадь своих территорий.

Но что случается с когда-то процветающими пресноводными экосистемами, когда реки, от которых они зависят, заточают в сточные трубы под слоями бетона и почвы? Только несколько видов могут себе позволить жить под землей. По иронии именно реки и ручьи вначале так привлекают человека, но позже эти источники жизни вынуждены пасть жертвами под все больше разрастающимися каменными джунглями.

1) Сансвик-Крик, город Нью-Йорк, США

Именно это произошло с рекой под названием Сансвик-Крик в районе Нью-Йорка Квинс в 19-м веке. Реку можно было увидеть на картах города в 1870-х годах, но позже она была полностью скрыта под землей. Сегодня ее скудные воды текут по подземным трубопроводам и тоннелям, которые были построены в разное время, начиная с конца 19-го века.

2) Тиббеттс-Брук, город Нью-Йорк, США

Речушка Тиббеттс-Брук берет свое начало в северной части Бронкса и протекает по территории парка Ван Кортландта, где впадает в небольшое озерцо. Из-за развития инфраструктуры воды речушки были направлены под землю, и сегодня она является подземной рекой под авеню Тиббетт.

Она течет под Бронксом по большому двухкамерному кирпичному туннелю, пока не доберется до судоходного канала района Гарлем, который был вырыт в 1890-х годах, отделив Бронкс от Манхэттена.

До того, как началось развитие города, местные жители индейцы ленапе, которые жили в этих местах, пользовались преимуществами пресноводного ручья, ловили в нем рыбу, охотились на выхухолей, енотов, кроликов, скунсов и различных видов птиц. Ленапе называли эту речку «Мошолу», что в переводе означает «гладкие мелкие камешки».

В 1690-х годах землевладелец Якобус Ван Кортландт построил небольшую дамбу, которая образовала озеро, для того, чтобы снабжать энергией лесопилку и зерновую мельницу. Также зимой он откалывал лед на озере, который продавал местным жителям. Позже Нью-Йорк приобрел эту территорию и в 1888 году заложил здесь парк, названный Парк Ван Кортландта.

В настоящее время только небольшой участок речки Тиббеттс-Брук протекает на поверхности. Слив в речку токсинов с ближайших районов города негативно влияет на качество воды. В 1961 году нечистоты просочились в речку, что привело к гибели большого количества рыбы в озере.

3) Сомилл-Ривер, город Йонкерс, штат Нью-Йорк, США

Самый длинный приток мощной реки Гудзон, речка Сомилл имеет длину 37 километров и берет свое начало рядом с поселком Чаппакуа, двигаясь в сторону города Йонкерс, который расположен к северу от Нью-Йорка. В начале 20-го века около 600 метров реки было спрятано под землей.

Затем реку постепенно прятали в подземных туннелях. Вначале над ней стали строить мосты. Со временем мосты становились шире, их строили ближе друг к другу, так как в Йонкерсе ускорился процесс индустриализации. В конечном итоге река полностью оказалась под землей, ее воды постоянно страдали от промышленных и бытовых загрязнений.

В 2007 году было выделено 34 миллиона долларов на то, чтобы «открыть» большую часть реки Сомилл. Этот проект был частью более крупного проекта по развитию города, общая стоимость которого составила 3 миллиарда долларов. В проекте также создание нового городского парка.

Ученые полагают, что если реку выпустить на поверхность, это поможет восстановить ее здоровое состояние. В 2008 году специалисты обнаружили 8 видов рыбы, хотя раньше в реке водилось 20 видов. Местные народы называли реку Сомилл «Великая ловушка для рыбы».

4) Парк-Ривер, город Хартфорд, штат Коннектикут, США

В 1940-х годах Инженерный корпус вооружённых сил США «поместил» реку Парк-Ривер в городе Хартфорд под землю. Этот проект был одним из самых крупных и дорогих проектов Корпуса. Эта река соединялась с более крупной рекой Коннектикут-Ривер в западной части города. Долгое время в подземную реку сбрасывались токсины и нечистоты промышленного мусора.

Реку Парк долгое время называли «свиная река» за ее зловонный запах. Она протекает на глубине 30-50 метров под землей, причем над ней находятся некоторые значительные здания города, включая здание законодательного собрания штата и общественную библиотеку.

Сегодня некоторые отважные путешественники, любители подземных городов совершают прогулки на лодках по подземной реке. Некоторые из них рассказывали, что видели в темных водах реки угрей, карпов и полосатых окуней.

5) Неглинная, город Москва, Россия

Река Неглинная, которую часто называют Неглинка, когда-то текла через Москву с севера на юг, пока не была заточена в подземные туннели длиной 7,5 километров. Сегодня она впадает в Москву-реку через 2 отверстия.

Кремль был построен на одном из холмов к западу от Неглинки, а ров наполняли водами из реки. Со временем местные жители устали от периодических наводнений, поэтому в 1792 году реку поместили в отведенный новый канал, заделав первоначальное русло. После разрушительного пожара 1812 года река стала сильно загрязнена, поэтому инженеры полностью поместили ее в каменный подвал. В последующие десятилетия были построены дополнительные туннели, либо расширены старые.

6) Вайн, город Вена, Австрия

Река Вайн текла по Вене достаточно долгий период времени, пока не была интегрирована в канализационную систему города. Любители классического кино могут узнать туннели реки в фильме 1949 года «Третий человек» с Орсоном Уэллсом в главной роли. Фильм был снят в послевоенной Вене.

7) Брэдфорд-Бек, город Брэдфорд, Англия

Красивые образования в виде арок можно наблюдать в том месте, где когда-то текла река Брэдфорд-Бек. Эта речка имеет приметно 6,5 километров в длину, она течет по разным туннелям под различными известными городскими зданиями, которые сегодня украшают город Брэндфорд.

8) Шиф, город Шеффилд, Англия

Река Шиф течет по территории английского города Шеффилд, время от времени скрываясь в недрах земли и иногда появляясь на поверхности. В самом конце своего пути речка впадает в реку Дон возле моста Блонк. В течение многих лет река была сильно загрязнена из-за промышленной деятельности в этой области, особенно из-за металлообработки. Последние годы власти города предприняли попытки почистить реку.

9) Вестборн, город Лондон, Англия

Большое количество речушек и ручейков, которые протекали по территории Лондона были в течение многих веков постепенно скрыты под землей, включая и реку Вестборн, которая берет свое начало в районе города Хэмпстед и течет через Гайд-Парк к площади Слоун-сквер, а дальше впадает в реку Темзу в районе Челси.

Река Вестборн когда-то была важным источником питьевой воды для растущего города. В 1437 и 1439 годах построили водопровод, который позволял горожанам брать воду из реки. Однако к 19-му веку вода в речке стала настолько грязной, что ее можно было использовать только для канализационной системы.

Мы в соцсетях

В начале 19-го века на реке Вестборн провели каналы и с помощью труб и тоннелей река была спрятана под землю для того, чтобы дать больше места для растущих районов Челси, Паддингтон и Бельгрейвия. Работы были закончены к 1850-му году, и река с тех пор потерялась где-то в недрах города.

Часть первоначальной железной трубы можно увидеть до сих пор над станцией метро Слоун-сквер, где ей удалось уцелеть после сильной бомбежки во время Второй Мировой Войны.

10) Флит, город Лондон, Англия

Самая крупная из скрытых подземных рек Лондона, река Флит, простирается на 6,4 километра под деловым районом города, а затем впадает в реку Темзу. В конце своего пути она разделяется на 2 кирпичных тоннеля высотой 3,7 метров недалеко от собора Святого Павла.

Река Флит оказалась в подземной канализационной системе в 19-м веке. Во времена римлян она была одной из крупнейших и важнейших рек этого региона. К 13-му веку Флит уже была загрязнена, так как в нее уже давно сливались сточные воды. Все больше воды из реки постепенно стали использовать в промышленных целях.

После великого пожара в Лондоне в 1666 году река приобрела вид канала. Со временем канал стали покрывать, пока река полностью не оказалась под землей к 1870-му году. Сегодня журчание реки можно только услышать под решетками систем слива на улице Рей. Свое название река дала знаменитой улице Флит-стрит. Центру газетной индустрии Лондона.

11) Уолбрук, город Лондон, Англия

Римское поселение Лондиниум, на месте которого стоит современный Лондон, был разделен пополам речкой Уолбрук. Вероятно, река получила такое название, потому что текла под укрепленными стенами. Река берет свое начало в районе Филсбэри и впадает в Темзу рядом с современным железнодорожным мостом на улице Кэннон-стрит.

Долгое время реку использовали для канализации, оттуда брали питьевую воду, но качество воды стало ухудшаться еще во времена господства Римской Империи. В 1598 году историк Джон Стау (John Stow) писал, что берега реки Уолбрук были вымощены кирпичом, чтобы на ее берегу можно было строить дома.

К 1830-му году, та вода, что осталась в речке Уолбрук, была пущена по канализационным трубам под землей. До сих пор река остается подземной. Грунтовые воды в этой области прокладывают себе путь сквозь кирпичные туннели и практически повсюду стекают в реку.

Источник