"МЕТОДИКА РАСЧЕТА НОРМАТИВОВ ДОПУСТИМОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ ПРИ ИЗЪЯТИИ РУСЛОВОГО МАТЕРИАЛА ИЗ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ " РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА
СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ Заведующий лабораторией расчетов и прогнозов русловых деформаций ГГИ, к. т. н. Заведующий отделом русловых процессов ГГИ, к. т. н. Заведующий лабораторией прогнозов русловых деформаций ГГИ, к. т. н. Заведующий лабораторией качества вод ГГИ, д. г. н. , проф. Заведующий лабораторией гидробиологии Гос. НИОРХа, к. б. н. Заведующий кафедрой водных путей и водных изысканий СПб ГУВК, д. т. н. , проф. З. Д. Копалиани (ответственный исполнитель и руководитель темы) В. М. Католиков (общее руководство) Г. Г. Месерлянс Б. Г. Скакальский О. Н. Суслопарова Г. Л. Гладков Ведущий инженер, ГГИ А. А. Костюченко Ведущий инженер, ГГИ С. К. Першин Ведущий инженер, ГГИ А. С. Чеботарев Ведущий инженер, ГГИ М. М. Жук Техник 1 категории, ГГИ В. Н. Бартусевич Старший научный сотрудник, ГГИ Н. И. Католикова Ведущий инженер, ГГИ М. И. Ерёмин Техник 1 категории, ГГИ З. Н. Ильина Техник 1 категории, ГГИ Е. С. Шварёва
НЕКОТОРЫЕ ДАННЫЕ ПО ОБЪЕМАМ ДОБЫЧИ РУСЛОВОГО МАТЕРИАЛА ИЗ РЕК РОССИИ р. Белая - г. Уфа ─ г. Бирск ─ 1965 -2005 гг. ; 85 млн. м 3 (1, 1 -6, 9 млн. м 3. год); р. Ока – (г. Калуга ─ г. Рязань (450 км) ─ 1950 -1995 гг. ; 90 млн. м 3; р. Обь – нижний бьеф Новосибирской ГЭС (20 – 85 км ниже плотины) ─ 1960 -2003 гг. ; 60 лн. м 3; р. Иртыш – в районе г. Омска ─ 1957 -1987 гг. ; 38 млн. м 3; р. Томь – ниже г. Томска ─ 1950 -1980 гг. ; 100 млн. м 3; р. Томь – выше г. Томска ─ 1986 г. ; 6, 3 млн. м 3; р. Катунь – (11 -14 км от устья) ─ 1979 – 1994 гг. ; 5 млн. м 3; р. Енисей – нижний бьеф Красноярской ГЭС (27 – 67 км ниже плотины) ─ 1967 1982 гг. ; 13 млн. м 3; р. Нижняя Кубань – между Краснодарским и Тиховским гидроузлами (126 км) ─ 1953 – 1982 гг. ; 41 млн. т (1, 4 млн. т/г. ) Годовой объем стока донных наносов 55 тыс. м 3/год (94 тыс. т/год) За 29 лет изъято 436 годовых стока донных наносов ─ 123 пляжа (15 годовых стока наносов в год)
ВЛИЯНИЕ КАРЬЕРОВ НСМ НА ВОДНЫЙ РЕЖИМ Устройство карьеров на водных объектах приводит к изменениям гидрологического, руслового, гидравлического режимов на участке расположения карьера и на значительном расстоянии вверх и вниз от него, а также на устьевых участках притоков водного объекта. К этим изменениям относятся: • Падение уровней воды; • Увеличение уклонов водной поверхности; • Рост скоростей течения потока; • Нарушение баланса наносов и снижение отметок дна русла; • Активизация русловых процессов; • Снижение положения депрессионных кривых в толще склоновых и пойменных террас; • Активизация оползневых явлений.
НЕГАТИВНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ДОБЫЧИ НСМ ИЗ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ • РАЗРУШЕНИЕ ИЛИ СНИЖЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ В РУСЛЕ, НА ПОЙМЕ И СКЛОНАХ ДОЛИН В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ КАРЬЕРА • УХУДШЕНИЕ СУДОХОДНЫХ УСЛОВИЙ (УМЕНЬШЕНИЕ СУДОХОДНЫХ ГЛУБИН, УВЕЛИЧЕНИЕ ОБЪЕМА ДНОУГЛУБИТЕЛЬНЫХ РАБОТ, ОБМЕЛЕНИЕ АКВАТОРИИ РЕЧНЫХ ПОРТОВ, ЗАТРУДНЕНИЯ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СУДОПРОПУСКНЫХ И ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ); • ПОВЫШЕНИЕ МУТНОСТИ ВОДЫ И ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДНОЙ СРЕДЫ ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ ПЛАВСРЕДСТВ И ЗЕМЛЕЧЕРПАТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ; • ОБСЫХАНИЕ КОРНЕВОЙ СИСТЕМЫ НА ПОЙМЕ; • РАЗРУШЕНИЕ РЫБНЫХ НЕРЕСТИЛИЩ И ЯМ ЗИМОВАНИЯ; • ПОНИЖЕНИЕ ДЕБИТОВ СКВАЖИН КОЛОДЦЕВ И УРОВНЕЙ ВОДЫ В НИХ.
ЗАДАЧИ РЕШАЕМЫЕ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ДОБЫЧИ НСМ НА ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ § сохранение общей устойчивости русловых процессов (сохранение типа руслового процесса, морфологического строения русла и поймы и схемы русловых переформирований, устойчивости береговых откосов); § сохранение или восстановление баланса и режима стока наносов в течение нескольких лет и обратимого характера русловых деформаций; § сохранение судоходного фарватера с необходимыми глубинами для расчетных условий водности; § недопущение просадки уровней воды ниже расчетной обеспеченности для действующих водозаборов, находящихся в зоне влияния карьера; § недопущение русловых переформирований в зоне влияния карьера, опасных для эксплуатации мостовых переходов трубопроводов, подводных линий связи; § сохранение экологических условий, естественного режима миграции, нереста и нагула рыб и других водных животных.
1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 2 КЛАССИФИКАЦИЯ КАРЬЕРОВ 3 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РЕЧНОГО ПОТОКА И РУСЛА С КАРЬЕРОМ 4 ВОЗДЕЙСТВИЕ КАРЬЕРОВ НЕРУДНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СОСТАВ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ, КОНЦЕНТРАЦИЮ НАНОСОВ (МУТНОСТЬ), КАЧЕСТВО ВОДЫ, БИОЛОГИЧЕСКИЕ И РЫБНЫЕ РЕСУРСЫ ВОДНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ 5 КРИТЕРИИ И ПАРАМЕТРЫ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ КАРЬЕРОВ ПО ДОБЫЧЕ НСМ
6 Состав исходных данных 7 Определение типа руслового процесса, оценка плановых деформаций и характеристик транспорта наносов на участках добычи нерудных строительных материалов 8 Рекомендации по размещению карьеров на водных объектах 9 Качественные и количественные нормативы допустимого воздействия на водные объекты при разработке карьеров для добычи НСМ 10 Локальный мониторинг состояния дна и берегов водных объектов на участках добычи нерудных строительных материалов
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Карта средней мутности рек РФ ПРИЛОЖЕНИЕ В. Типизация руслового процесса ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Построение планов течений на участке реки с плавно изменяющимся движением воды по методу плоских сечений ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Номограммы для расчета скорости смещения верхней кромки карьера и времени его заполнения на участках рек ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Примеры расчета скорости смещения верхней кромки карьера и времени его заполнения на равнинных и горно-предгорных участках рек ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Пример определения концентраций взвесей при разработке карьера ПРИЛОЖЕНИЕ И. Пример моделирования использования математического
КЛАССИФИКАЦИЯ РЕЧНЫХ КАРЬЕРОВ
Продольные профили водной поверхности и дна реки на участке карьерных разработок. Распределение скоростей течения и изменение уклонов в районе карьеров. Гидравлические характеристики: Fr = 0. 60, i = 0. 0058, h = 1. 0 м, hk=5. 0 м, h/hk = 0. 20.
Занесение большого карьера наносами
Номограммы для расчета скорости смещения верхней кромки карьера
УСЛОВИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЫТОВ В 8 -МЕТРОВОМ ГИДРАВЛИЧЕСКОМ ЛОТКЕ (ВСЕГО 35 ОПЫТОВ) Число Фруда Уклон дна и водной поверхности Отношение глубины потока h над карьером к глубине карьера hк : Отношение длины карьера Lк к глубине воды в зоне карьера (h+hk):
Продольные профили водной поверхности и дна реки на участке карьерных разработок. Распределение скоростей течения и изменение уклонов в районе карьеров. Гидравлические характеристики: Fr = 0. 12, i = 0. 00016, h =6. 8 м, hk= 10 м, h/hk= 0. 68.
Продольные профили водной поверхности и дна реки на участке карьерных разработок. Распределение скоростей течения и изменение уклонов в районе карьеров. Гидравлические характеристики: Fr = 0. 21, i = 0. 00026, h = 3. 0 м, hk = 10 м, h/hk = 0. 30.
Продольные профили водной поверхности и дна реки на участке карьерных разработок. Распределение скоростей течения и изменение уклонов в районе карьеров. Гидравлические характеристики: Fr = 0. 84, i = 0. 0046, h = 4. 0 м, hk = 5. 0 м, h/hk = 0. 80.
КРИТЕРИИ И НОРМАТИВЫ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ КАРЬЕРОВ НСМ • НДВ по местам изъятия НСМ из водного объекта; • НДВ по изменению уровней воды и уклонов водной поверхности в зоне разработки карьера НСМ; • НДВ по расстоянию между карьерами или между карьерами и объектами инженерной инфраструктуры; • НДВ по габаритам и объемам карьера, времени его заполнения наносами (времени восстановления естественного гидравлического и руслового режимов); • НДВ мест размещения карьеров на акватории водных объектов на водные биоресурсы и среду их обитания; • НДВ времени разработки карьеров на акватории водных объектов на водные биоресурсы и среду их обитания; • НДВ загрязненности донных отложений тяжелыми металлами и нефтепродуктами; • НДВ по влиянию дополнительной «технологической» мутности при разработке карьера НСМ на акватории водных объектов на водные биоресурсы и среду их обитания.
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ МЕСТА РАЗМЕЩЕНИЯ КАРЬЕРОВ В РУСЛАХ РЕК ПРИ РАЗНЫХ ТИПАХ РУСЛОВОГО ПРОЦЕССА
Количественные и качественные нормативы допустимого воздействия на водные объекты при разработке карьеров для добычи НСМ Допустимое воздействие 1. МЕСТА ИЗЪЯТИЯ НСМ ИЗ ВОДНОГО ОБЪЕКТА Водохранилища аккумулятивные участки и формы накопления наносов (затопленные осередки, острова, побочни, пойма) Зоны выклинивания подпора от водохранилищ и зоны переменного подпора: средняя и нижняя части зоны переменного подпора; затопленные осередки, острова, побочни, косы, участки поймы и надпойменных террас Нижние бьефы ГЭС в исключительных случаях (с ограждением участков добычи НСМ защитными дамбами) на бывших пойменных участках и во второстепенных (несудоходных) рукавах русел с незавершенным меандрированием и пойменной многорукавностью Устья рек и их притоков устьевые участки притоков подпорного типа: зоны постоянного накопления наносов на перекатах, русловых аккумулятивных формах и пойменных участках; в дельтах и эстуариях рек: во второстепенных рукавах дельт; на мезоформах и островах дельт островного типа и в верхних частях эстуариев
Транзитные участки больших и средних равнинных рек с различными типами руслового процесса низовая часть пляжа на излучинах свободного, незавершенного и ограниченного меандрирования; в старом отмирающем рукаве в излучинах свободного меандрирования реки, находящихся в завершающей стадии своего развития (перекрыв вход в рукав дамбой); аккумулирующие емкости поймы, отделяя пойму от русла дамбой; при ленточно-грядовом и побочневом типах руслового процесса в шахматном порядке, охватывая по ширине 0, 25 -0, 30 ширины русла и по длине половину длины плеса и половину напорного склона побочня; при русловой и пойменной многорукавности во второстепенных несудоходных рукавах русла и на частях осередков или островов Малые равнинные реки безотносительно к типу руслового процесса В К ≤ 0, 8 ВП, ВК – ширина карьера; В П–паводочная ширина русла Участки русел рек горно-предгорной зоны безотносительно к типу руслового процесса ВК ≤ 0, 8 ВП, при ограничении длины карьера LK ≤ hмеж/I допустима разработка карьеров в шахматном порядке поочередно вдоль берегов русла на расстоянии > 400 м вдоль берега
2. ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ Δz И УКЛОНОВ ВОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ЗОНЕ РАЗРАБОТКИ КАРЬЕРА НСМ условие затопленного режима функционирования карьеров hмеж ≥ ILK=Δz; карьеры на равнинных реках функционируют в затопленном режиме при любой длине карьера и незначительное уменьшение уровня воды и увеличение уклонов водной поверхности оценивается по ф-ле Δz=ILK (I–бытовой уклон) на горно-предгорных реках (I=0, 01– 0, 001) при hмеж=1, 0 м (LK><ILK/hмеж) затопленный режим функционирования карьера обеспечивается при LK< 100– 1000 м 3. МИНИМАЛЬНОЕ УДАЛЕНИЕ КАРЬЕРА ОТ СЛЕДУЮЩЕГО КАРЬЕРА ВНИЗ ПО ТЕЧЕНИЮ, ИЛИ ОБЪЕКТОВ ИНЖЕНЕРНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ 1 и L 2 – длина карьера по дну и по верху, м; L лубина размыва русла над нижней кромкой карьера; г
4. ГАБАРИТЫ И ОБЪЕМ КАРЬЕРА; ВРЕМЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ЕГО НАНОСАМИ (ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО И РУСЛОВОГО РЕЖИМОВ) Большие равнинные реки При всех типах руслового процесса: ширина карьера Вк≤(0, 25 -0, 30)Вп – ширины паводочного русла; длина карьера – менее ширины паводочного русла Lк≤Вп; время заполнения (эксплуатации) карьера – не более 20 лет; отношение объема карьера к объему годового стока донных наносов на ширину карьера ; глубина карьера
Средние равнинные реки ширина карьера Вк≤ 0, 3 Вп – на меандрирующих реках и Вк≤ 0, 4 -0, 6 – при ленточно-грядовом, побочневом и осередковом типах руслового процесса; длина карьера Lк≤ 2 Вп на меандрирующих реках и Lк≤(4 -6)Вппри ленточногрядовом, побочневом и осередковом типах руслового процесса; время заполнения (эксплуатации) карьеров не более 15 лет; отношение объема карьера к объему годового стока донных наносов на ширину карьера ; глубина карьера
Малые равнинные реки ширина карьера Вк≤ 0, 3 Вп – на меандрирующих реках и Вк≤ 0, 8 Вп при ленточно-грядовом, побочневом и осередковом типах руслового процесса; длина карьера Lк≤ 4 Вп на меадрирующих реках и Lк≤(8 -10)Вп при ленточногрядовом, побочневом и осередковом типах руслового процесса время заполнения (эксплуатации) карьеров – не более 10 лет; отношение объема карьера к объему годового стока донных наносов на ширину карьера ; глубина карьера
Реки горно-предгорной зоны ширина карьера Вк≤ 0, 8 Вп при всех типах руслового процесса; длина карьера ; время заполнения (эксплуатации) карьеров не более 7 лет; отношение объема карьера к объему годового стока донных наносов на ширину карьера ; глубина карьера - Водохранилища, зоны выклинивания подпора от водохранилищ и зоны переменного подпора; устья рек и их притоков габариты и объемы карьеров ограничиваются размерами аккумулятивных форм, из которых производится добыча НСМ
5. ЗАГРЯЗНЕННОСТЬ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ (CD, CO, CU, CR, HG, PB, ZN, NI) И НЕФТЕПРОДУКТАМИ Допустимо изъятие незагрязненных и слабозагрязненных донных наносов, для которых значение суммарного показателя загрязнения (СПЗ) по классификации ИМГРЭ равно или меньше 8, но с учетом НДВ по привносу химических веществ, установленному для данного водного объекта 6. ВЛИЯНИЕ МЕСТ РАЗМЕЩЕНИЯ КАРЬЕРОВ НА АКВАТОРИИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ВОДНЫЕ БИОРЕСУРСЫ И СРЕДУ ИХ ОБИТАНИЯ Допустимо при условии сохранения оптимальной доли площади мелководий (глубины до 2. 5 метра) для ведения рыбного хозяйства и активизации процессов самоочищения: для малых водохранилищ 10 -15%, для крупных водохранилищ – 5 -10% при условии соблюдения требований раздела 8. 1
7. ВЛИЯНИЕ ВРЕМЕНИ РАЗРАБОТКИ КАРЬЕРОВ НА АКВАТОРИИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ВОДНЫЕ БИОРЕСУРСЫ И СРЕДУ ИХ ОБИТАНИЯ Недопустимо производство земляных работ в руслах водотоков и на акватории озер и водохранилищ в периоды нереста и миграции ценных и особо ценных пород рыб 8. ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ, «ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ» МУТНОСТИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ КАРЬЕРА НСМ НА ВОДНЫЕ БИОРЕСУРСЫ И СРЕДУ ИХ ОБИТАНИЯ Для рыбохозяйственных водных объектов высшей и первой категорий водопользования (в контрольном створе, удаленном на 500 метров вниз по течению) допустимо превышение мутности не более чем на 0, 25 мг/л к фоновым значениям, а второй категории водопользования – 0, 75 мг/л; для водоемов, содержащих в межень более 30 мг/л природных взвешенных веществ, допускается увеличение содержания их в воде в пределах 5 %
ОСНОВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ И СНИЖЕНИЮ НЕГАТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ И СРЕДУ ИХ ОБИТАНИЯ • Выполнение ихтиологических исследований с целью оценки рыбохозяйственной значимости участка реки (состав ихтиофауны, картирование нерестилищ, пути и сроки миграций полупроходных и проходных рыб) до начала разработки добычи НСМ. • В случае расположения на участке месторождения нерестилищ особо ценных и ценных видов рыб (приведенных в Приказе Федерального агентства по рыболовству от 16. 04. 2009 № 191) разработка его должна быть запрещена. • Все работы и сроки их выполнения должны быть в обязательном порядке согласованы с Росрыболовством. • Сроки выполнения работ по добыче НСМ должны исключать периоды нерестовых миграций и нереста рыб. • На период разработки месторождения должен быть предусмотрен экологический мониторинг
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ МОНИТОРИНГА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ • Оценка запасов и скорости накопления в донных отложениях экологически опасных веществ; • Оценка опасности уровня загрязнения донных отложений для биотических компонентов экосистемы; • Выявление потенциальных очагов вторичного загрязнения (через контроль диффузионных потоков веществ от дна в водную толщу); • Обнаружение экологически опасных изменений геохимического состояния отложений по лимитирующим физико-химическим параметрам.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ • Гранулометрический состав; • Общее содержание органических веществ; • Валовое содержание биогенных элементов (N и Р); • Тяжелые металлы (Cd, Cu, Ni, Pb, Cr, Zn, Mn, Hg); • ХОП; • Бенз(а)пирен; • Нефтепродукты.
Крупномасштабные карьерные разработки НСМ на реке Белой (бассейн Кубани)
Инженерное обустройство участка карьерной разработки
Скачать презентацию МЕТОДИКА РАСЧЕТА НОРМАТИВОВ ДОПУСТИМОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ
НДВ КАРЬЕРЫ.ppt