Установление зон затопления территорий, прилегающих к водным объектам (на примере рек Абакан и Аскиз в границах рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия)
|
Глава 1. Теоретико-методологические основы определения зон затопления
территорий, прилегающих к водным объектам 5
1.1 История и опыт установления границ зон затопления территорий в
СССР, России и зарубежных странах 5
1.2 Нормативно-правовые основы установления зон затопления
территорий, прилегающих к водным объектам в РФ на современном этапе ... 8
1.3 Методика расчета зон затопления территорий, прилегающих к
водным объектам 13
Глава 2. Особенности установления границ зон затопления территорий при наличии гидротехнических сооружений 25
2.1 Гидротехнические сооружения и их классификация 25
2.2 Влияние гидротехнических сооружений на установление границ зон
затопления 30
2.3 Особенности установления зон затопления территорий при наличии
гидротехнических сооружений 32
Глава 3. Природные и антропогенные условия территории рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия 34
3.1 Местоположение объекта исследования 34
3.2 Природные условия территории рп. Аскиз и с. Аскиз Республики
Хакасия 34
3.3 Социально-экономическая характеристика рп Аскиз и с. Аскиз
Республики Хакасия 41
3.4 Характеристика гидротехнических сооружений, расположенных на
территории рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия 42
Глава 4. Установление границ зон затопления, прилегающих к рекам Абакан и Аскиз в границах рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия, на основе численного моделирования 47
4.1. Сведения о фактическом затоплении территории рп Аскиз и с. Аскиз
водами рек Абакан и Аскиз 47
4.2. Гидрологические расчеты зон затопления территорий рп Аскиз и с.
Аскиз, прилегающих к рекам Абакан и Аскиз 53
4.3. Численное моделирование границ зон затопления территорий,
прилегающих к рекам Абакан и Аскиз в границах рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия 55
4.3.1 Исходные материалы и сведения для моделирования 55
4.3.2 Описание и калибровка модели 56
4.3.3 Результаты моделирования зон затопления территории с. Аскиз
и рп Аскиз, прилегающей к р. Абакан и р. Аскиз 58
4.4. Рекомендации по защите населенных пунктов от затопления 62
Заключение 66
Список использованной литературы и источников 70
Приложения 77
территорий, прилегающих к водным объектам 5
1.1 История и опыт установления границ зон затопления территорий в
СССР, России и зарубежных странах 5
1.2 Нормативно-правовые основы установления зон затопления
территорий, прилегающих к водным объектам в РФ на современном этапе ... 8
1.3 Методика расчета зон затопления территорий, прилегающих к
водным объектам 13
Глава 2. Особенности установления границ зон затопления территорий при наличии гидротехнических сооружений 25
2.1 Гидротехнические сооружения и их классификация 25
2.2 Влияние гидротехнических сооружений на установление границ зон
затопления 30
2.3 Особенности установления зон затопления территорий при наличии
гидротехнических сооружений 32
Глава 3. Природные и антропогенные условия территории рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия 34
3.1 Местоположение объекта исследования 34
3.2 Природные условия территории рп. Аскиз и с. Аскиз Республики
Хакасия 34
3.3 Социально-экономическая характеристика рп Аскиз и с. Аскиз
Республики Хакасия 41
3.4 Характеристика гидротехнических сооружений, расположенных на
территории рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия 42
Глава 4. Установление границ зон затопления, прилегающих к рекам Абакан и Аскиз в границах рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия, на основе численного моделирования 47
4.1. Сведения о фактическом затоплении территории рп Аскиз и с. Аскиз
водами рек Абакан и Аскиз 47
4.2. Гидрологические расчеты зон затопления территорий рп Аскиз и с.
Аскиз, прилегающих к рекам Абакан и Аскиз 53
4.3. Численное моделирование границ зон затопления территорий,
прилегающих к рекам Абакан и Аскиз в границах рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия 55
4.3.1 Исходные материалы и сведения для моделирования 55
4.3.2 Описание и калибровка модели 56
4.3.3 Результаты моделирования зон затопления территории с. Аскиз
и рп Аскиз, прилегающей к р. Абакан и р. Аскиз 58
4.4. Рекомендации по защите населенных пунктов от затопления 62
Заключение 66
Список использованной литературы и источников 70
Приложения 77
Реферат
Выпускная квалификационная работа посвящена установлению зон затопления территорий, прилегающих к водным объектам (на примере рек Абакан и Аскиз в границах рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия). Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и источников, 8 приложений.
Во введении отмечены актуальность работы, цели, задачи и методы, которые использовались в работе.
Первая глава содержит в себе теоретические, методические, исторические и нормативно-правовые сведения об установлении границ зон затопления.
Во второй главе рассмотрена классификация гидротехнических сооружений, а также особенности установления границ зон затопления на территориях, прилегающих к водным объектам, при наличии гидротехнических сооружений.
В третьей главе приведены физико-географическая и социально-экономическая характеристики исследуемой территории. Выполнен анализ гидротехнических сооружений, расположенных на территории изучаемых населенных пунктов, а также трансформации режима водных объектов под их влиянием.
Заключительная глава посвящена моделированию границ зон затопления непосредственно на территориях, прилегающих к водным объектам, в границах изучаемых населенных пунктов.
Список использованной литературы и источников содержит 43. источника.
В целом, выпускная квалификационная работа содержит 89 страниц печатного текста, 3 формулы, 8 таблиц, 18 рисунков.
Одним из опасных гидрологический явлений является затопление территорий в период половодья или паводков. В случае если приток воды превышает пропускную способность русла, происходит выход воды на пойму и прибрежные территории. Нередко затопление носит катастрофический характер и сопровождается гибелью людей, сельскохозяйственных животных и растений, повреждением или уничтожением материальные ценности, а также нанесением ущерба окружающей среде.
Актуальность работы связана с тем, что ежегодно в России происходит от 40-68 наводнений в результате которых затапливается около 500 тыс. км2, в том числе затопление на 150 тыс. км2 территории носит катастрофический характер. На этой территории расположено около 300 городов и десятки тысяч других населенных пунктов, большое количество хозяйственных объектов, более 7 млн. га сельхозугодий.
На территории населенных пунктов построены сотни гидротехнических сооружений (далее - ГТС) подпорного характера, перегораживающие русло, или защитные сооружения, защищающие селитебные территории от затопления. Наличие ГТС осложняет прохождение половодий и паводков, как следствие, изменяет подход к определению границ зон затопления.
Объект - зоны затопления территорий, прилегающих к водным объектам.
Предмет - особенности установления границ зон затопления при наличии гидротехнических сооружений.
Цель работы - выявить особенности гидрологических расчетов и моделирования границ зон затопления территорий при наличии ГТС, на примере рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия.
Задачи работы:
1. изучить историю и опыт установления границ зон затопления в СССР, Российской Федерации и в зарубежных странах;
2. выполнить анализ нормативных и правовых документов, определяющих установление границ зон затопления территорий, прилегающих к водным объектам;
3. определить методики расчета границ зон затопления территорий, прилегающих к естественным и зарегулированным водным объектам;
4. оценить влияние гидротехнических сооружений на затопление территорий, прилегающих к водным объектам;
5. определить особенности расчета границ зон затопления территорий при наличии гидротехнических сооружений;
6. изучить природные и антропогенные условия территории рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия, выполнить характеристику гидротехнических сооружений, расположенных в границах исследуемых населенных пунктов;
7. выполнить гидрологические расчеты и моделирование границ зон затопления территорий рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия с использованием сведений о фактическом затоплении этих населенных пунктов.
При подготовке выпускной квалификационной работы использованы следующие методы: аналитический, сравнительно-правовой, описания и обобщения, классификации, гидрологических расчетов, численного картографического моделирования.
Новизна работы состоит в том, что впервые установлены границы зон затопления территории рп Аскиз и с. Аскиз с применением современного методического подхода, а также методов моделирования.
Практическая значимость - результаты выпускной квалификационной работы могут быть использованы Министерством природных ресурсов и экологии Республики Хакасия.
Выпускная квалификационная работа посвящена установлению зон затопления территорий, прилегающих к водным объектам (на примере рек Абакан и Аскиз в границах рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия). Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и источников, 8 приложений.
Во введении отмечены актуальность работы, цели, задачи и методы, которые использовались в работе.
Первая глава содержит в себе теоретические, методические, исторические и нормативно-правовые сведения об установлении границ зон затопления.
Во второй главе рассмотрена классификация гидротехнических сооружений, а также особенности установления границ зон затопления на территориях, прилегающих к водным объектам, при наличии гидротехнических сооружений.
В третьей главе приведены физико-географическая и социально-экономическая характеристики исследуемой территории. Выполнен анализ гидротехнических сооружений, расположенных на территории изучаемых населенных пунктов, а также трансформации режима водных объектов под их влиянием.
Заключительная глава посвящена моделированию границ зон затопления непосредственно на территориях, прилегающих к водным объектам, в границах изучаемых населенных пунктов.
Список использованной литературы и источников содержит 43. источника.
В целом, выпускная квалификационная работа содержит 89 страниц печатного текста, 3 формулы, 8 таблиц, 18 рисунков.
Одним из опасных гидрологический явлений является затопление территорий в период половодья или паводков. В случае если приток воды превышает пропускную способность русла, происходит выход воды на пойму и прибрежные территории. Нередко затопление носит катастрофический характер и сопровождается гибелью людей, сельскохозяйственных животных и растений, повреждением или уничтожением материальные ценности, а также нанесением ущерба окружающей среде.
Актуальность работы связана с тем, что ежегодно в России происходит от 40-68 наводнений в результате которых затапливается около 500 тыс. км2, в том числе затопление на 150 тыс. км2 территории носит катастрофический характер. На этой территории расположено около 300 городов и десятки тысяч других населенных пунктов, большое количество хозяйственных объектов, более 7 млн. га сельхозугодий.
На территории населенных пунктов построены сотни гидротехнических сооружений (далее - ГТС) подпорного характера, перегораживающие русло, или защитные сооружения, защищающие селитебные территории от затопления. Наличие ГТС осложняет прохождение половодий и паводков, как следствие, изменяет подход к определению границ зон затопления.
Объект - зоны затопления территорий, прилегающих к водным объектам.
Предмет - особенности установления границ зон затопления при наличии гидротехнических сооружений.
Цель работы - выявить особенности гидрологических расчетов и моделирования границ зон затопления территорий при наличии ГТС, на примере рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия.
Задачи работы:
1. изучить историю и опыт установления границ зон затопления в СССР, Российской Федерации и в зарубежных странах;
2. выполнить анализ нормативных и правовых документов, определяющих установление границ зон затопления территорий, прилегающих к водным объектам;
3. определить методики расчета границ зон затопления территорий, прилегающих к естественным и зарегулированным водным объектам;
4. оценить влияние гидротехнических сооружений на затопление территорий, прилегающих к водным объектам;
5. определить особенности расчета границ зон затопления территорий при наличии гидротехнических сооружений;
6. изучить природные и антропогенные условия территории рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия, выполнить характеристику гидротехнических сооружений, расположенных в границах исследуемых населенных пунктов;
7. выполнить гидрологические расчеты и моделирование границ зон затопления территорий рп Аскиз и с. Аскиз Республики Хакасия с использованием сведений о фактическом затоплении этих населенных пунктов.
При подготовке выпускной квалификационной работы использованы следующие методы: аналитический, сравнительно-правовой, описания и обобщения, классификации, гидрологических расчетов, численного картографического моделирования.
Новизна работы состоит в том, что впервые установлены границы зон затопления территории рп Аскиз и с. Аскиз с применением современного методического подхода, а также методов моделирования.
Практическая значимость - результаты выпускной квалификационной работы могут быть использованы Министерством природных ресурсов и экологии Республики Хакасия.
По результатам исследования можно сделать следующие выводы:
1. Зоны затопления относятся к зонам с особыми условиями использования территорий (ЗОУИТ) и отображаются на всех документах территориального планирования. Установление зон затопления является необходимой мерой для обеспечения безопасной жизни людей, проживающих на территориях, подверженных затоплению. В России по сравнению с советским периодом, зоны затопления стали устанавливаться для всех населенных пунктов, подверженных негативному воздействию вод, однако, в отличие от зарубежных стран, еще не разработан механизм компенсации ущерба населению и объектам экономики, расположенным на затапливаемых территориях.
2. Установление зон затопления как вид деятельности находится на стыке инженерной гидрометеорологии и территориального планирования, что определяет возможность применения нормативных и правовых документов отраслей права, регулирующих оба эти вида деятельности. В настоящее время основными документами, регулирующим установление границ зон затопления, являются Водный кодекс РФ, Градостроительный кодекс РФ, постановление Правительства РФ от 18.04.2014 № 360, а также своды правил в области проведения инженерно-гидрометеорологических изысканий и расчетов, регулирования застройки и инженерной защиты территории.
3. В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 18.04.2014
№ 360 зоны затопления определяются в отношении территорий, прилегающих к незарегулированным водотокам, затапливаемых при половодьях, паводках 1 % обеспеченности; устьевым участкам водотоков, затапливаемых при нагонных явлениях; естественным водоемам, затапливаемых при уровнях воды 1 % обеспеченности; водохранилищах, затапливаемых при уровнях воды при форсированном подпорном уровне (ФПУ); зарегулированным водотокам в нижних бьефах гидроузлом, затапливаемых при пропуске паводков расчетной обеспеченности.
Расчет зон затопления проводится в 4 этапа. В ходе установления границ зон затопления производятся инженерные изыскания. Выбор методики расчета зависит от объема гидрометрической информации (наличие, недостаточность или отсутствие данных), а также от того, для какой территории планируется провести расчет (прилегающей к незарегулированному водотоку или естественному водоему; прилегающей к водохранилищу; прилегающей к зарегулированному водотоку в нижнем бьефе гидроузла). Расчет зон затопления можно провести одним из двух вариантов - на основе гидрологических расчетов или численного моделирования
4. Гидротехнические сооружения в зависимости от назначения делятся на водоподпорные, водосбросные, судоходные, энергетические и классифицируются по степени опасности, по высоте и типу грунта оснований, по условиям эксплуатации и возможным авариям.
Обязательным условием при проектировании зон затопления является учет водоподпорных, водонапорных и регуляционных ГТС, так как они направлены на регулирование русел рек и защиту от наводнений, а также учитываются сооружения ГТС всех классов опасности.
5. При установлении границ зон затопления на тех территориях, где имеются ГТС, необходимо учитывать вид сооружения, а также его характеристики - у водохранилища это ФПУ, у дамб рассчитывается величина расхода с целью определения уровня перелива через гребень сооружения. При наличии мостов необходимо изучить изменения режима реки и то, насколько произошло изменение уровня воды выше и ниже мостовых переходов
6. На сегодняшний момент не существует точной методики расчета границ зон затопления территорий, на которых имеются ГТС. Основными особенностями ГТС, которые необходимо учитывать при расчете зон затопления является состояние сооружения, работоспособность водопропускных сооружений, а также высота гребня дамбы, обеспечивающей защиту территории от негативного воздействия вод
7. Исследуемые участки - с. Аскиз и рп Аскиз являются социально значимыми населенными пунктами. Село Аскиз является районным центром, рп Аскиз - это крупная железнодорожная станция. Затопление данных территорий сопровождается значительным ущербом. Именно поэтому такие населенные пункты нуждаются в расчете зон затопления, чтобы минимизировать ущерб, который может быть причинен при негативном воздействии вод как на население, так и на экономическую составляющую населенных пунктов.
8. На территории исследуемых населенных пунктов, суммарно, насчитывается 9 гидротехнических сооружений. Большая часть из них находится в состоянии, не способном выполнять свои защитные функции. Данные сооружения в обязательном порядке учитываются при расчете и установлении границ зон затопления.
9. В ходе сбора сведений о фактическом затоплении, исследуемых участком, был сделан вывод, что с. Аскиз и рп Аскиз подвергаются значительному затоплению в период паводков и половодий.
10. Расчет границ зон затопления является необходимой мерой, направленной на защиту территории от негативного воздействия вод. Установление вышеуказанных границ на территории с. Аскиз и рп Аскиз выполнено с использованием численного моделирования. В ходе работы использованы архивные материалы ООО «ЦИТ», так как ранее для данной территории были рассчитаны некоторые гидрологические характеристики, а также собраны данные в ходе рекогносцировочных обследовании территории в 2015 и 2020 гг.
Итогом работы является картосхема, отражающая зоны затопления территории, прилегающей к р. Абакан и р. Аскиз, затапливаемой при половодьях и паводках 1% обеспеченности, таблица, которая количественно показывает площадь затопляемых территорий, а также примерный перечень рекомендаций для защиты территории с. Аскиз от негативного воздействия вод.
11. Разработаны рекомендации по защите с. Аскиз и рп Аскиз от затопления. Предложены мероприятия по реконструкции существующих защитных сооружений и строительству новых защитных дамб.
Все поставленные в работе задачи выполнены.
1. Зоны затопления относятся к зонам с особыми условиями использования территорий (ЗОУИТ) и отображаются на всех документах территориального планирования. Установление зон затопления является необходимой мерой для обеспечения безопасной жизни людей, проживающих на территориях, подверженных затоплению. В России по сравнению с советским периодом, зоны затопления стали устанавливаться для всех населенных пунктов, подверженных негативному воздействию вод, однако, в отличие от зарубежных стран, еще не разработан механизм компенсации ущерба населению и объектам экономики, расположенным на затапливаемых территориях.
2. Установление зон затопления как вид деятельности находится на стыке инженерной гидрометеорологии и территориального планирования, что определяет возможность применения нормативных и правовых документов отраслей права, регулирующих оба эти вида деятельности. В настоящее время основными документами, регулирующим установление границ зон затопления, являются Водный кодекс РФ, Градостроительный кодекс РФ, постановление Правительства РФ от 18.04.2014 № 360, а также своды правил в области проведения инженерно-гидрометеорологических изысканий и расчетов, регулирования застройки и инженерной защиты территории.
3. В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 18.04.2014
№ 360 зоны затопления определяются в отношении территорий, прилегающих к незарегулированным водотокам, затапливаемых при половодьях, паводках 1 % обеспеченности; устьевым участкам водотоков, затапливаемых при нагонных явлениях; естественным водоемам, затапливаемых при уровнях воды 1 % обеспеченности; водохранилищах, затапливаемых при уровнях воды при форсированном подпорном уровне (ФПУ); зарегулированным водотокам в нижних бьефах гидроузлом, затапливаемых при пропуске паводков расчетной обеспеченности.
Расчет зон затопления проводится в 4 этапа. В ходе установления границ зон затопления производятся инженерные изыскания. Выбор методики расчета зависит от объема гидрометрической информации (наличие, недостаточность или отсутствие данных), а также от того, для какой территории планируется провести расчет (прилегающей к незарегулированному водотоку или естественному водоему; прилегающей к водохранилищу; прилегающей к зарегулированному водотоку в нижнем бьефе гидроузла). Расчет зон затопления можно провести одним из двух вариантов - на основе гидрологических расчетов или численного моделирования
4. Гидротехнические сооружения в зависимости от назначения делятся на водоподпорные, водосбросные, судоходные, энергетические и классифицируются по степени опасности, по высоте и типу грунта оснований, по условиям эксплуатации и возможным авариям.
Обязательным условием при проектировании зон затопления является учет водоподпорных, водонапорных и регуляционных ГТС, так как они направлены на регулирование русел рек и защиту от наводнений, а также учитываются сооружения ГТС всех классов опасности.
5. При установлении границ зон затопления на тех территориях, где имеются ГТС, необходимо учитывать вид сооружения, а также его характеристики - у водохранилища это ФПУ, у дамб рассчитывается величина расхода с целью определения уровня перелива через гребень сооружения. При наличии мостов необходимо изучить изменения режима реки и то, насколько произошло изменение уровня воды выше и ниже мостовых переходов
6. На сегодняшний момент не существует точной методики расчета границ зон затопления территорий, на которых имеются ГТС. Основными особенностями ГТС, которые необходимо учитывать при расчете зон затопления является состояние сооружения, работоспособность водопропускных сооружений, а также высота гребня дамбы, обеспечивающей защиту территории от негативного воздействия вод
7. Исследуемые участки - с. Аскиз и рп Аскиз являются социально значимыми населенными пунктами. Село Аскиз является районным центром, рп Аскиз - это крупная железнодорожная станция. Затопление данных территорий сопровождается значительным ущербом. Именно поэтому такие населенные пункты нуждаются в расчете зон затопления, чтобы минимизировать ущерб, который может быть причинен при негативном воздействии вод как на население, так и на экономическую составляющую населенных пунктов.
8. На территории исследуемых населенных пунктов, суммарно, насчитывается 9 гидротехнических сооружений. Большая часть из них находится в состоянии, не способном выполнять свои защитные функции. Данные сооружения в обязательном порядке учитываются при расчете и установлении границ зон затопления.
9. В ходе сбора сведений о фактическом затоплении, исследуемых участком, был сделан вывод, что с. Аскиз и рп Аскиз подвергаются значительному затоплению в период паводков и половодий.
10. Расчет границ зон затопления является необходимой мерой, направленной на защиту территории от негативного воздействия вод. Установление вышеуказанных границ на территории с. Аскиз и рп Аскиз выполнено с использованием численного моделирования. В ходе работы использованы архивные материалы ООО «ЦИТ», так как ранее для данной территории были рассчитаны некоторые гидрологические характеристики, а также собраны данные в ходе рекогносцировочных обследовании территории в 2015 и 2020 гг.
Итогом работы является картосхема, отражающая зоны затопления территории, прилегающей к р. Абакан и р. Аскиз, затапливаемой при половодьях и паводках 1% обеспеченности, таблица, которая количественно показывает площадь затопляемых территорий, а также примерный перечень рекомендаций для защиты территории с. Аскиз от негативного воздействия вод.
11. Разработаны рекомендации по защите с. Аскиз и рп Аскиз от затопления. Предложены мероприятия по реконструкции существующих защитных сооружений и строительству новых защитных дамб.
Все поставленные в работе задачи выполнены.
