Гидроморфологическая типизация рек, пересекаемых трассой трубопроводов и ее методологические основы
В основу гидроморфологической типизации водных объектов Сахалина пересекаемых трассой трубопровода положены представления о природно-территориальных комплексах (ПТК). Сами водные объекты – реки, озера, будучи моносистемными ПТК, входят в состав ПТК высших рангов - ландшафтов. Сложность ландшафтной организации зависит от взаимодействия и соотношения климатических, гидрологических и геолого-геоморфологических компонентов, способствующих и препятствующих поступлению и сохранению влаги в ландшафте.
В отчете Гражданпроекта приведены геолого-геоморфологические показатели различных типов ландшафтов Сахалина, выделенных вдоль трассы трубопровода (табл.1).
Таблица 1.
Свойства
Типы ландшафтов
типов ландшафтов
Морски равнины с пляжами,косами, барами
Морскиеозерно-дельтовы равнины
Морскиетеррасы
Озерно-аллювиальные равнины
Аллювиально-пролювиальные равнины
Полого-волнистые и холмистые равнины
Абсолютная высота, м
0-5 до 30
до 10
10-80
25-150
80-180
50-200
Дочетвертич-ные породы
-
-
-
-
-
пески, аргиллиты, алевролиты
Четвертичные отложения
пески средкойгалькой
пески, суглинки,торф
пески,галечники,суглинки
суглинки,галечники с песками
галечники спесками и глыбами
аллювиально-делювиальные пески и суглинки
Глубина
расчленения в м
до 5
до 5
5-35
3-5
10-20
20-40
Степень
расчленения км/км2
-
1-2
5-10
1-3
2-5
до 20
Крутизна склонов в градусах
0-1
0-3
до 5, уступы до 35
0-3
до 10
3-15на уступахболее 20
Характер водоразделов
не выражен
плоский
плоский или волнистый
слабо выражен
слабо выпуклый, или плоский
полого-волнистый
Строениеречных долин
-
не выраже-ны, с обва-лованной поймой
овраги, рытвины, ящикообразные
слабовыражены, ящикообразные
промоины,рытвины лога террасированные
трапецевидные или ящикообразные
Ширина долин местных и транзитных
отсутствуют
не выражена
10-30
до 500
100-200
до 2 км
20-30
до 200
30-40
до 500
Выделение ландшафтов произведено на основе анализа гидроморфной структуры природных комплексов, где особое внимание уделяется геолого-геоморфологическим факторам, контролирующим распределение влаги в ландшафте. Поскольку поверхностные водотоки, являются частью общего количества влаги на рассматриваемой территории, они также увязываются с геолого-геоморфологическими характеристиками местности и могут быть объединены в группы в пределах отдельно взятого ландшафта.
В предлагаемой ниже типизации водных объектов тип реки определен по принадлежности к тому или иному ландшафту, а разбиение всех рек вдоль трассы трубопровода произведено в границах указанных выше ландшафтов.
При строительстве подводных переходов трубопроводов траншейным способом грунты, слагающие долины водотоков, непосредственно попадают в русло. И для расчета дополнительной мутности на реках Сахалина в качестве исходных данных необходимы сведения о составе этих грунтов. Поэтому следующим шагом в типизации рек было разбиение всех пересекаемых водотоков на подтипы по составу грунта.
Источником информации о геологическом строении долин послужили изыскательские материалы по участкам переходов через 98 важнейших рек трассы, предоставленные институтом «Гипровостокнефть». Для каждой из этих рек выделены грунты, представленные на поперечном профиле до проектируемого уровня залегания трубы (несколько глубже), в предположении, что именно эти грунты попадут в русло при рытье и засыпке траншеи.
В таблице 2 приведен список 98 важнейших рек с указанием индекса грунта, выявленного на геологическом профиле в створе перехода, а ниже, в таблице 2а - наименования и краткая характеристика встречающихся грунтов.
Таблица 2.
ТИП
РЕКА
(ГРУНТЫ)
1. Ландшафт пологоволнистых и холмистых эрозийно-денудационных равнин
Вал
27а,27б,8а
Аскасай
27а,8а,9а,27б
Эвай
27а,33а,
Тапауна
27а,35а
Даги
27б,в,33а,33б,6а
Томи
27а,27б,
Баури
27а,8г,35а,
Мал. Вени
33а,35б,27б,8а
Бол. Вени
27б,8а,8б,33а,34а
Джимдан
33а,27а
Чачма
33а,27а
Парката
33а
Тымь
27а,б,в,6а,34а,33а
2. Ландшафт озерно-аллювиальных равнин
Парката
27а 33г
Средний
27а
Нижний
8а,..6а
Набиль
27а,6а,
Оркуньи
27а,6а,
3. Ландшафт пролювиальных равнин с галечными предгорными шлейфами cформировавшимися у C-З подножья Набильского хребта.
Вервили
1б,6а,27а,9а
Везли
6а, 33а,5а,9а
Арги
6а
4. Аллювиально-пролювиальная равнина правого берега реки Тымь (вторая терраса).
Иркир
34а,27б,6а,9а
Мал. Иркир
6а,27а
Хума
6а,33в
Кюви
6а,9б
Восьи
6а,9б
Пиленга
6а,9б
Славка
33в,6а,9б
Тымь
6а
5. Ландшафт пологоволнистых и холмистых равнин на песчаниках нутовской свиты.
Мал.Тымь
6а,27а,33в,
6. Ландшафт аллювиально-пролювиальных равнин, расположенный на водоразделе рек Тымь и Поронай.
Веба
27а,6а,9б
р.Таулан
33в,8г,6а
7. Ландшафт аллювиально- пролювиальных наклонных или горизонтальных равнин (террас) Предгорная наклонная аккумулятивная равнина, примыкающая с востока к Западно-Сахалинским горам
Тауланка
27а,27в,33в,6а
Далдаганка
34а,27а,6а
Онорка
6б,8д,г,
Седьмая Речка
34в,6б,27в
Черная
34б,6б,8д
Сев. Хандаса
6а,34а
Южн. Хандаса
6б
Борисовка
6а,б, 33б,в,г9б
Туманная
34а,6б,27а
Гильзовка
33а,33б,6а,6б
Мал. Гнилуша
33б,9б,6б
Алла
6а,34в,34а
Побединка
6б,33г,
Орловка
6б,33,27а,
Ельная
27а,6б,
Буюклинка
6б,33г,
Матросовка
6а,6б
Замысловатая
6б,6а
Замысловатая (протока)
6б,33в
прот. р.Леонидовка
6а
р.Леонидовка
6б
Бол. Тихменевка
8а,33а,6б
Тихменевка
33б,6б,33а
Гастелловка
6б,6а
Горянка
33а,в,6б,8г
Нитуй
6а,27а
Марковка
27а,6а,33в
8. Ландшафт сводово-складчатых и моноклинальных холмогорий
Горная
6а,9а,27а,33б,в
Макарова
6б,1а,
р.Лесная
6б,33б,1а,6а
р.Лесная
6б,1а,33а,8а,33в
Мадера
8д,6а,33в,9а
Железняк
8г,6в,33в,9б
р.Лесная
33в,8д
Лазовая
1а,6а
Званка
6б,34а,1а
Малахитовка
1а,6а
Пугачевка
33б.27а.8а
Тихая
33а,8г,33б,г
Мануй
33а,33б
Баклановка
6а,33а, 28а
Айдар
6б,8а, 33а
9. Низкая морская терраса, сложенная пляжевыми образованиями песчано-галечникового состава с участием валунов в в конусах выноса многочисленных ручьев.
Дудинка
6а,8б
Черная
6а,33б,в
Фирсовка
6а,28а
Рыбная
6б, 28а
Лиственница
6а,27а,33б,
Кирпичная
6а,27а,33а,
Янтарная
27а,6а
Бол. Подлесная
33а,6а
Мал. Подлесная
27а,6а,33а
10. Ландшафт морских и озерно-дельтовых равнин южной тайги.
Ай
6а,33в,28а
11. Центральная часть Сусунайской низменности
Мал.Такой
6а,33в
Бол.Такой
6а,33в
Сусуя/110
6б,33в
Владимировка
6а
Маяковского
6а,33а,33б,33в
Вахрушевка
6а
Сусуя/140
33а,б,г,8а, 27а,6а
Мицулевка
33а
12. Ландшафт эрозийно-денудационных равнин в Ю-З части Корсаковского плато.
Балхаш
6а,33г,9б
Таблица 2а.
Индекс
Наименование и краткая характеристика грунтов
Средняя плотность в естественном залегании, кг/м3
1а
1б
Алевролиты:
низкой прочности
малопрочные
1500
2200
5а
Вечномерзлые и мерзлые сезонно-протаивающие грунты:
растительный слой, торф, заторфованные грунты, пески, супеси, суглинки и глины без примесей
1750
6а
6б
6в
Галечно-гравийно-песчаные грунты (кроме моренных) при размере частиц:
до 80мм
свыше 80мм
свыше 80мм, с содержанием валунов до 10%
1750
1950
1950
8а
8б
8в
8г
8д
Глина:
мягко- и тугопластичная без примесей
мягко- и тугопластичная, с примесью щебня, гальки, гравия, строительн. мусора до 10%
мягко- и тугопластичная с примесью более 10%
полутвердая
твердая
1800
1750
1900
1950
1950-2150
27а
27б
27в
Песок:
без примесей
то же, с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%
то же, с примесью более 10%
1600
1600
1700
28а
Песчаник
выветрившийся малопрочный
2200
33а
33б
33в
33г
Суглинок:
мягкопластичный без примесей
то же с примесью гальки, щебня, гравия или строительного мусора до 10%
мягкопластичный с примесью более 10%, тугопластичный с примесью до 10%, а также полутвердый и твердый без примесей и с примесью до 10%
полутвердый и твердый с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора более 10%
1700
1700
1750
1950
34а
34б
34в
Супесь:
пластичная без примесей
твердая без примесей, а также пластичная и твердая с примесью щебня, гальки, гравия или строительного мусора до 10%
пластичная и твердая с примесью более 10%
1650
1650
1850
35а
35б
Торф:
без древесных корней
с древесными корнями толщиной до 30мм
800-1000
850-1100
По данным табл.2 были составлены типовые характеристики грунтов в пределах каждого из выделенных ландшафтов. В зависимости от однородности геологического строения территории в пределах одной таксономической единицы (ландшафта) удалось выделить от 1 до 4 разновидностей грунтов. Таким образом, был вычленен Подтип I в типизации пересекаемых водотоков (табл.3).
Таблица 3.
Тип
Подтип I
Индекс типа
Ландшафт
Индекс подтипа
Грунты
километраж*
участок
трассы
1
Ландшафт пологоволнистых и холмистых эрозийно-денудационных равнин
1.1
песчано-суглинистые
0-94,35 км
от Пильтунского
до пос. Ныш
1.2
глинисто-суглинистые
94,35-156,29 км
2
Ландшафт озерно-аллювиальных равнин (Набильская низменность)
2.1
песчаные
0-14,42 км
от Лунского до пос.Ныш
2.2
глинисто-галечно-гравийно-песчаные
14,42-21,12 км
2.3
песчано-галечно-гравийные
21,12-26,95 км
3
Ландшафт пролювиальных равнин с галечными предгорными шлейфами. Рельеф имеет общий уклон к долине р. Тымь и сильно расчленен
3.1
суглинисто-галечно-гравийно-песчаные
26,95-48,24 км
0-17,75 км
от пос. Ныш до пос.Пригородное
3.2
галечно-гравийно-песчаные грунты
17,75-20,52 км
4
Аллювиально-пролювиальная равнина правого берега р. Тымь.
4.1
галечно-гравийно-песчаные
20,52-61,26 км
5
Ландшафт пологоволнистых и холмистых равнин с рыхлыми грунтами
5.1
галечно-гравийно-песчаные
61,26-78,96 км
6
Ландшафт аллювиально-пролювиальных равнин на водоразделе рек Тымь и Поронай.
6.1
галечно-гравийно-песчаные
78,96-124,23 км
7
Предгорная наклонная аккумулятивная равнина, примыкающая с востока к Западно-Сахалинским горам
7.1
суглинисто-галечно-гравийно-песчаные
124,23-227,39 км
7.2
галечно-гравийно-песчаные
227,39-258,98 км
7.3
суглинисто-галечно-гравийно-песчаные
258,98-298,63 км
7.4
песчано-галечно-гравийные
298,63-321,54 км
8
Ландшафт сводово-складчатых и моноклинальных холмогорий.
8.1
суглинисто-галечно-гравийно-песчаные
321,54-350,71 км
8.2
глинисто-галечно-гравийно-песчаные
350,71-361,05 км
8.3
суглинисто-галечно-гравийно-песчаные
361,05-455,13 км
9
Низкая морская терраса, сложенная пляжевыми образованиями песчано-галечникового состава с участием валунов в конусах выноса многочисленных ручьев.
9.1
суглинисто-галечно-гравийно-песчаные
455,13-468,11 км
9.2
галечно-гравийно-песчаные на песчанике
468,11-475,54 км
9.3
галечно-гравийно-песчаные
475,54-481,85 км
9.4
суглинисто-галечно-гравийно-песчаные
481,85-487,75 км
10
Ландшафт морских и озерно-дельтовых равнин южной тайги
10.1
суглинисто-галечно-гравийно-песчаные
487,75-506,40 км
11
Центральная часть Сусунайской низменности
11.1
суглинисто-галечно-гравийно-песчаные
506,40-569,83 км
12
Ландшафт эрозийно-денудационных равнин в Ю-З части Корсаковского плато
12.1
суглинисто-галечно-гравийно-песчаные
569,83-597,29 км
* километраж указан по Сводной таблице водных объектов Проект «Сахалин II» этап 2
Отсутствие данных о геологическом строении всех пересекаемых водотоков стало основанием использования метода аналогии, широко распространенного при исследовании природных объектов Полученные данные были распространены на мелкие водотоки, расположенные по ходу трассы между указанными важнейшими 98 реками (Приложение1).
Переход от качественной характеристики грунтов к их гранулометрическим составам был осуществлен с помощью таблицы Г.И.Шамова (Караушев А.В. Теория и методы расчета речных наносов. – Л.:Гидрометеоиздат,1977), использованной в методике Гипроречтранса (табл.4). При этом приняты следующие допущения:
· в силу незначительных размеров меженных русел, и, соответственно, кратковременности процесса механического воздействия на них при прокладке трубы, пространственное расположение слагающих грунтов не имеет значения,
· грунт, попадающий в русло, является простой смесью грунтов, слагающих долину реки до уровня укладки трубы (дна траншеи) и представленных в этой смеси в равных пропорциях.
Таким образом, гранулометрический состав смеси вычислен как среднее арифметическое процентного содержания фракций всех выделенных для данного створа грунтов. Рассчитанные типовые составы смесей (типовых грунтов), используемые в дальнейшем при расчете дополнительной мутности приведены в табл. 5. При обобщении данных по грунтам были выявлены 4 реки, которые не вписывались в предложенную типизацию. Они выделены как исключения, и данные по ним приведены в конце таблицы 5.
Таблица 4
Типы грунтов (донных отложений)
Диаметр частиц (мм) и пределы их содержания в грунтах (% по массе) по Г.И. Шамову