Беляков Пахом Витальевич — кандидат технических наук
198035, г. Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7
Belyakov, Pakhom V. — PhD in Technical Sciences
5/7 Dvinskaya Str., St. Petersburg, 198035
Ржаковская Полина Сергеевна — аспирант, старший преподаватель
198035, г. Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7
Rzhakovskaya, Polina S. — Postgraduate, senior lecturer
5/7 Dvinskaya Str., St. Petersburg, 198035
Конопацкий Сергей Васильевич — старший преподаватель
198035, г. Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7
Konopatsky, Sergey V. — Senior lecturer
5/7 Dvinskaya Str., St. Petersburg, 198035
Темой исследования является вопрос эксплуатации бесподпорных гидроузлов, к которым относится Чебоксарский гидроузел, так как возможные изменения некоторых режимов его работы приводят к значительным изменениям гидрологического и руслового режимов в нижних бьефах, вызывая прогрессирующую эрозию русла и понижение уровней воды. В статье выполнена комплексная оценка влияния добычи нерудных строительных материалов на русловые и судоходные условия участка реки Волги в нижнем бьефе Чебоксарского гидроузла (на участке 1187,0–1255,0 км судового хода). Методология работы основана на двумерном математическом моделировании характеристик течения и транспорта наносов с применением системы уравнений Сен- Венана в программном комплексе FLOOD. Моделирование проведено для двух состояний русла: бытового (фактического) и проектного (с учетом полной отработки карьеров). Результаты расчетов показали, что разработка карьеров не окажет значительного влияния на уровенный режим. Наибольшее воздействие на гидравлику потока оказывает месторождение «Сидельниковское», где скорости течения на судовом ходу снижаются вдвое, а на отдельных участках наблюдаются локальные деформации дна. При этом разработка других месторождений приводит к снижению скоростей течения, не вызывая размывов, так как скорость на этих участках не превышает расчетных значений неразмывающей скорости. Проведенный анализ позволяет сделать вывод, что в существующих условиях разработка русловых карьеров с целью добычи нерудных строительных материалов не вызовет негативных последствий: не приведет к дополнительному понижению уровней воды, не усилит эрозионные процессы в русле и не приведет к ухудшению условий судоходства на данном участке реки Волги.
This study addresses the operation of unsupported hydroelectric facilities, including the Cheboksary hydroelectric complex, which can cause significant changes in the hydrological and channel regimes of the downstream sections, leading to progressive channel erosion and reductions in water levels. A comprehensive assessment is presented of the impact of non-metallic building material extraction on the channel morphology and navigable conditions of the Volga River between km 1187.0 and 1255.0 downstream of the Cheboksary hydroelectric complex. The methodology is based on two-dimensional mathematical modeling of sediment transport and flow characteristics using the Saint- Venant equation system in the FLOOD software package. Modeling was performed for two states of the channel: the actual (existing) and the design state (considering full quarry development). Results indicate that quarry development has a limited effect on the level regime. The Sidelnikovskoye field exerts the greatest influence on flow hydraulics, where current velocities along the navigable channel are reduced by half, and local bottom deformations are observed in some areas. Development of other fields causes reduced current velocities without inducing washouts, as the velocities in these areas remain below the calculated non-washout threshold. The analysis suggests that under current conditions, channel quarrying for the extraction of non-metallic building materials will not produce adverse effects, will not further reduce water levels, will not exacerbate channel erosion, and will not deteriorate navigable conditions in this section of the Volga River.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.