В декабре 1987 года по проекту Совинтервода (Союзгипроводхоза) и при техническом содействии СССР завершено строительство канала Тартар-Тигр и тем самым всего гидротехнического комплекса Тартар, задачей которого является защита от наводнения г. Багдада и сельскохозяйственных земель в пойме реки Тигр, а также рассоление озера Тартар (полный объем 84,0 км3) с целью использования его не только как противопаводкового, но и ирригационного водохранилища многолетнего регулирования, повышающего водообеспеченность нижних течений рек Тигр и Евфрат.
Строительство канала Тартар-Евфрат пропускной способностью 1100 м3/с закончено в декабре 1976 года.
В 1977 году было начато строительство канала Тартар-Тигр пропускной способностью 600 м3/с. Для забора воды в канал на 28 км канала Тартар-Евфрат устроен вододелитель, состоящий из перегораживающего сооружения и на канале Тартар-Евфрат и водозаборного сооружения в канал Тартар-Тигр.
Водозаборное сооружение имеет 4 пролета по 8 м. Отверстия перекрываются сегментными затворами высотой 7,2 м.
Канал Тартар-Тигр имеет полную длину 65 км. По трассе канала в основном залегают четвертичные отложения, представленные глинами, суглинками, пылеватыми песками с прослоями и линзами гравия, гальки , супесей, глин.
На первых шести километрах живое сечение канала проходит в неогеновых отложениях, состоящих из глин твердой консистенции и слабосцементированных песчаников.
Сразу после пуска в эксплуатацию было начато натурное исследование коэффициента шероховатости канала на участке от 0 до 28 км.
По гидравлическим характеристикам участок наблюдения делится на 2 участка: первый участок от водозаборного сооружения до пикета 80 имеет ширину по дну 60 м, уклон дна – 0,00005 и заложение откосов 1:2,0.
Нормальная расчетная глубина для расхода 600 м3/с – 7,75 м., максимальная скорость течения 1,03 м/с. Между первым и вторым участками имеется переходной участок длиной 200 м.
Второй участок канала от 8 до 28,0 км отличается от первого уклоном дна, равным 0,00004, заложением откосов1:3,0 и нормальной глубиной, при расходе 600 м3/с, равной 7,9 м.
В конце исследуемого участка на 28 км канала по проекту устроен четырехпролётный перепад в виде железобетонной водосливной плотины практического профиля с горизонтальной вставкой, Сегментные затворы на перепаде приняты такие же, как на водозаборе.
Пропускная способность перепада была изучена в лаборатории МГУП (МГМИ) д.т.н. И.С. Румянцевым при полностью и частично открытых затворах.
При расчете коэффициента шероховатости расход канала определялся по четырехпролётному перепадному сооружению использованному в качестве водомерного устройства при полностью открытых затворах. Детального дополнительного тарирования перепада вертушкой не производилось, но сравнение трех контрольных расходов показало совпадение результатов в пределах ±5%.
Строительство канала продолжалось с 1977 по январь 1988 года. К моменту пуска канала в эксплуатацию на участке от 0 до 28 км дно и откосы канала были обнажены и подвергались действию природных факторов в течение 8-10 лет.
Примерно на половине длины дно было затоплено на глубину 0,2-0,5 м, на остальной части, где величина притока грунтовых вод и осадков не превышала величину испарения, дно оставалось сухим или увлажненным большую часть года.
В создавшемся благоприятном водовоздушном режиме почвы бурно развилась растительность (камыш). На дне высота камыша колебалась от 1,2 до 2,0 м, толщина 4-8 мм, густота 200-400 штук на 1 м2. На откосах высота камыша составляла 2-2,5 м, толщина 8 мм, до глубины 3,0 м. Остальная часть откосов, до бермы, покрыта колючкой высотой 5-25 см, в среднем 4 куста на 1 м2.
В виду отсутствия механизмов для удаления растительности и директивном сроке пуска канала в эксплуатацию, было принято решение не удалять растительность. Предполагалось, что растительность, короткий срок, будет размыта потоком. Дальнейшее развитие событий подтвердило это предположение и позволило произвести исследование влияния растительности на коэффициент шероховатости.
Расчет коэффициента шероховатости производился по формуле Маннинга, при замеренных отметках уровней нижнего бьефа водозабора и верхнего бьефа перепада, по среднему гидравлическому уклону и средним гидравлическим характеристикам сечения.
При первом пропуске по каналу расхода 40 м3/с 21.02.88 г коэффициент шероховатости равнялся 0,0842, а при расходе 36,5 м3/с – 0,0998. При расходе 101,6 м3/с величина коэффициента шероховатости снизилась до 0,0637.
Все это время, при затоплении глубиной 3-4 м и под действием скорости течения происходило интенсивное отмирание камыша, проявившееся в виде большого количества плавающих стеблей.
В связи с начавшимся паводком на р. Тигр 13.03.88 г сброс по каналу Тартар-Тигр был прекращен и возобновлен 26.06.88 г.
Изменение средних гидравлических характеристик и коэффициента шероховатости при изменении расхода приведено в таблице 1.
табл. 1
Рас-ход Q м3/с |
Уклон водной поверх- ности |
Средняя площадь попереч-ного се- чения потока м2 |
Скорость м/с |
Глуби- на h м |
Гидрав- личес- кий радиус R м |
Коэф. шерохо- ватости n |
Дата |
50 |
0,000074 |
234,3 |
0,209 |
3,38 |
2,94 |
0,0842 |
03.02.88 |
36 |
0,000071 |
218,0 |
0,167 |
3,17 |
2,77 |
0,0998 |
21.02.88 |
150 |
0,000094 |
341,9 |
0,513 |
4,7 |
3,91 |
0,0548 |
26.06.88 |
180 |
0,000102 |
372,8 |
0,475 |
5,05 |
4,16 |
0,05497 |
27.06.88 |
266 |
0,000088 |
432,8 |
0,6276 |
5,62 |
4,56 |
0,0412 |
29.07.88 |
340 |
0,000101 |
476,9 |
0,713 |
6,2 |
4,95 |
0,041 |
18.08.88 |
370 |
0,000101 |
495,8 |
0,746 |
6,4 |
5,09 |
0,03989 |
21.08.88 |
388 |
0,000102 |
506,7 |
0,766 |
6,51 |
5,16 |
0,0394 |
30.08.88 |
400 |
0,000096 |
507,6 |
0,79 |
6,52 |
5,17 |
0,37 |
10.09.88 |
426 |
0,000098 |
524,5 |
0,812 |
6,67 |
5,24 |
0,0368 |
12.10.88 |
406,8 |
0,000092 |
502,8 |
0,81 |
6,47 |
5,14 |
0,0353 |
18.10.88 |
490 |
0,000088 |
547 |
0,895 |
6,93 |
6,08 |
0,0349 |
22.11.88 |
380 |
0,000088 |
479,2 |
0,79 |
6,22 |
4,97 |
0,0347 |
12.12.88 |
458 |
0,000088 |
526,8 |
0,87 |
6,72 |
5,3 |
0,033 |
22.12.88 |
400 |
0,000087 |
491 |
0,81 |
6,35 |
5,05 |
0,0339 |
28.12.88 |
250 |
0,000071 |
383,6 |
0,651 |
5,17 |
4,25 |
0,0339 |
15.02.89 |
374 |
0,000086 |
474,5 |
0,788 |
6,2 |
4,93 |
0,0339 |
27.02.89 |
358 |
0,000082 |
460,5 |
0,777 |
6,02 |
4,83 |
0,0332 |
28.02.89 |
407 |
0,000090 |
500,5 |
0,813 |
6,45 |
5,12 |
0,0347 |
01.03.89 |
324 |
0,000083 |
444,3 |
0,729 |
5,85 |
4,71 |
0,0352 |
18.03.89 |
370 |
0,000087 |
476,8 |
0,78 |
6,2 |
4,95 |
0,0349 |
22.03.89 |
50 |
0,000041 |
197,3 |
0,253 |
2,9 |
2,57 |
0,0474 |
12.06.89 |
30 |
0,000025 |
162,3 |
0,185 |
2,42 |
2,19 |
0,0454 |
13.06.89 |
61 |
0,000041 |
208,7 |
0,292 |
3,05 |
2,68 |
0,0422 |
26.07.89 |
161 |
0,000053 |
302,4 |
0,532 |
4,22 |
3,57 |
0,032 |
06.06.89 |
Анализ результатов наблюдений показывает, что, с течением короткого промежутка времени, происходит уменьшение осредненного коэффициента шероховатости канала за счет отмирания камыша в нижней части сечения канала, а при увеличении расхода за счет влияния верхней откосной части сечения с меньшим сопротивлением (без камыша). Минимальный коэффициент шероховатости 0,033 приблизился к проектному коэффициенту, равному 0,0225.
При этом расчетный расход канала возможно пропустить за счет небольшой форсировки уровня, на высоту 0,15-0,2 м) над нормальным проектным уровнем.
В марте 1988 г, при расходе канала 900 м3/с, произведены замеры уровней на участке канала Тартар-Евфрат от 1.26 км до 27,62 км, проходящего в неогеновых глинистых отложениях, имеющего ширину по дну 37,0 м, заложение откосов 1:1 и гидравлический радиус R=7,3 м, что предоставило возможность проверить принятый в проекте коэффициент шероховатости (0,0225). Средняя скорость потока составила 1,86 м/с, не превышает допускаемую не размывающую скорость грунтов ложа.
Расчеты показали, что действительный коэффициент шероховатости канала, после 12 лет эксплуатации, составляет 0,026, что не подтверждает существующее мнение об уменьшении коэффициента шероховатости с увеличением гидравлического радиуса.
Выводы:
1.На длинных и крупных вновь построенных земляных каналах, в русле которых за период строительства развивается мощный растительный покров, вполне целесообразным, с целью экономии средств на удаление растительности, является оставление растительности в русле канала с учетом дальнейшего постепенного ее отмирания в процессе эксплуатации.
2. В проектах крупных земляных каналов принятие коэффициентов шероховатости менее 0,025 требует специального обоснования.
Суровцев-Бутов В.П.,
в 1965-2004 г.г. инженер, ГИП , начальник отдела ЗАО ПО Совинтервод (Союзгипроводхоз), в 2004-2019 г.г. государственный эксперт, зам. начальника отдела ФАУ "ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ"