Инженерно-геологические условия

Оглавление

1.	Характеристика района строительства	4

1.1.	Краткая физико-географическая характеристика района	4

1.2.	Климат	5

1.3.	Геологическое строение	8

1.4.	Инженерно-геологические условия. Свойства грунтов	9

1.5.	Гидроморфологическая характеристика р. Западная Двина.	11

1.6.	Гидрологическая характеристика реки Западная Двина	14

1.6.1.	Водный и ледовый режимы	14

1.6.2.	Расчетные гидрологические характеристики реки Западная Двина в районе водомерного поста у г. Велиж	16

1.6.3.	Мутность и режим наносов	17

1.6.4.	Физико-геологические процессы реки Западная Двина	19

1.6.5.	Характерные расходы и уровни воды	19

1.6.6.	Классификация	23

2.	Вариантное проектирование	23

2.1.	Вариант 1	25

2.2.	Вариант 2	25

2.3.	Вариант 3	26

2.4.	Вариант 4	27

2.5.	Технико-экономическое сравнение вариантов	28

3.	Расчет конструкций пролетного строения	34

3.1.	краткое описание конструкции и последовательности её воздействия	34

3.2.	Сбор нагрузок на сооружение	36

3.3.	Описание расчетной модели	38

3.4.	Опорные реакции	41

3.5.	Вертикальные перемещения	43

3.6.	Усилия в главных балках	44

3.7.	Напряжения в главных балках	45

3.8.	Периоды собственных колебаний конструкции	46

3.9.	Расчет домкратных балок	47

3.10.	Расчет стыков главных балок и домкратных балок	52

3.11.	Расчет опорных ребер	59

3.12.	Расчет надвижки пролетного строения	60

3.13.	Выводы и рекомендации	64

4.	Расчет промежуточной опоры 2	66

4.1.	Сбор нагрузок на сооружение. Общие положения расчета	66

4.2.	Выбор расчетных характеристик основания	67

4.3.	Расчет фундамента опоры 2	69

5.	Производство работ и организация строительства.	78

5.1.	Подготовительные работы	78

5.2.	Основные работы	78

5.2.1.	Устройство технологических площадок	78

5.2.2.	Сооружение крайней опоры 1	78

5.2.3.	Сооружение промежуточных опор 2 и 3	79

5.2.4.	Сооружение крайней опоры 4	80

5.2.5.	Монтаж пролетного строения	81

5.2.6.	Устройство проезжей части	81

5.2.7.	Устройство берегоукрепления	81

5.2.8.	Заключительные работы	82

5.3.	Ведомость потребного оборудования и механизмов при строительстве мостового перехода	82

5.4.	Ведомость потребности в топливе	84

5.5.	Ведомость потребности в лакокрасочных материалах и битуме	84

5.6.	Расчет потребности электроэнергии	85

5.7.	Расчет потребности в воде	88

5.8.	Расчет количества работающих на строительной площадке	89

5.9.	Организация строительной площадки	89

6.	Сметно-финансовый расчет стоимости строительства	92

7.	Охрана труда	94

8.	ОПИСАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ И МЕРОПРИЯТИЙ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В ПЕРИОД СТРОИТЕЛЬСТВА	96

8.1.	Мероприятия по охране атмосферного воздуха	96

8.2.	Мероприятия по охране и рациональному использованию земельных ресурсов и почвенного покрова	97

8.3.	Мероприятия по рациональному использованию и охране водных ресурсов	98

8.4.	Мероприятия по охране растительного и животного мира	98

8.5.	Мероприятия по защите от шумового и вибрационного воздействия	98

8.6.	Мероприятия по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортировке и размещению опасных отходов	99

8.7.	Описание проектных решений и мероприятий по охране объектов в период строительства	99

9.	Список литературы:	102



Характеристика района строительства

Краткая физико-географическая характеристика района

Велижский район расположен в северо-западной части Смоленской области по обеим сторонам реки Западная Двина. С востока и юго-востока граничит с Демидовским районом, с юга - с Руднянским районом, с запада - с Республикой Беларусь, с северо-запада и севера- с Тверской областью. Протяженность территории района с севера на юг- 45 км; с запада на восток- 60 км. Районный центр г. Велиж находится в 125 км от Смоленска по трассе Смоленск-Невель - Санкт-Петербург. Имеет прямое сообщение с Республикой Беларусь (дорога Велиж - Сураж - Витебск).



В геоморфологическом отношении район работ расположен в пределах Велижско-Демидовской низины. Рельеф района сохраняет в своем облике следы последнего оледенения. Поверхность представляет собой слабоволнистую зандровую и озерно-ледниковую равнину с участками пологих моренных всхолмлений, прорезаемую реками бассейна Западной Двины. Средние абсолютные высоты – 140-160 м над уровнем моря – достигают максимума (247 м) в восточной части района, где преобладают озово-камовые формы рельефа. В пределах Велижского района находится участок с наименьшей отметкой абсолютной высоты в Смоленской области – 140 м над уровнем моря (пересечение руслом Западной Двины границы Смоленской области). 



Рассматриваемый при настоящем проектировании участок расположен на левосторонней и правосторонней склоновой поверхности первой надпойменной террасы р. Западная Двина

Левый берег относительно ровный с незначительным перепадом высот, с общим уклоном в сторону русла реки Правый берег изрезан оврагами и ложбинами стока поверхностных вод высотой до 2.81 м  (151,50- 148,69 м). 





Климат

Климатические условия территории определяются главным образом переносом теплых воздушных масс с Атлантического океана и Балтийского моря, и холодных – из районов Арктики. Климат характеризуется как умеренно континентальный: сравнительно теплым летом, умеренно холодной зимой с устойчивым снежным покровом и хорошо выраженными переходными сезонами.

Вся территория речного бассейна относится к зоне достаточного увлажнения. Годовая сумма осадков в среднем составляет 600-675 мм. В отдельные годы может создаться избыток или недостаток влаги в том или ином сезоне. В наиболее увлажненные годы сумма осадков возрастает до 825 мм, в сухие же снижается до 350-400 мм. Две трети осадков в году выпадает в виде дождя, одна треть – в виде снега. В теплую часть года преобладают дожди средней интенсивности, хорошо увлажняющие почву. Ливневые дожди нередко сопровождаются грозами, а иногда и градом. В среднем за теплый период бывает 25-30 дней с грозой и около двух дней с градом. Осенью и особенно зимой осадки становятся обложными, продолжительными и мало интенсивными. 

Ветровой режим характеризуется преобладанием в холодный период года ветра юго-западного направления. В теплый период преобладающим является северо-западный, западный ветер. Скорость ветра в теплый период в среднем за сутки составляет 3-4 м/с, в холодный период 4-5 м/с. Кроме средних скоростей ветра, дополнительной характеристикой являются повторяемости скоростей различных величин. Наибольшую повторяемость в среднем за год имеют скорости от 2 до 5 м/с. Значительна повторяемость слабых ветров, скоростью 0-1 м/с, и ветров умеренных, 6-9 м/с. Повторяемость скоростей более 12 м/с невелика (2-5%).

Большие скорости наблюдаются при преобладающих направлениях: в холодный период года при юго-западных, южных и юго-восточных ветрах, в теплый период – при западных, северо-западных. Вероятность сильных ветров (?15 м/с) невелика. В среднем за год наблюдается 6 – 9 дней, а с ветром (?20 м/с) наблюдается 0.4-0.6 дней. Наибольшие скорости ветра 27-29 м/с, данные которых используются при вычислении ветровых нагрузок на сооружения, вероятны 1 раз в 20 лет.

Основные климатические параметры представлены ниже в табличных формах:



Таблица 1.1 - Средняя температура воздуха, оС

Пункт

Месяцы

Год



I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII



Велижский район

-7,1

-6,5

-1,8

5,6

12,0

15,7

16,9

15,4

10,3

5,0

-0,9

-4,8

5,0

Таблица 1.2- Среднее количество осадков, мм

Пункт

Месяцы

Год



I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII



Велижский район

49

40

39

31

57

81

94

84

70

67

52

49

713

Таблица 1.3 - Средняя высота снежного покрова на последний день декады, см

Пункт

ноябрь

декабрь

январь

февраль

март



1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

Велижский район

-

-

-

-

-

12

-

-

21

-

-

25

-

-

17





Таблица 1.4- Промерзание почвы на последний день декады, см

Пункт

ноябрь

декабрь

январь

февраль

март



1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

Велижский район

-

-

10

-

-

19

-

-

33

-

-

37

-

-

38

Таблица 1.5 - Ледовые явления и толщина льда

Характеристика

Осенние и зимние ледовые явления, дата

Весенний ледоход, дата

Продолжительность периода с ледовыми явлениями, дни

Максимальная толщина льда за зимний период, см



Появление ледовых образований,

дата

Начало ледохода (шугохода), дата

Начало ледостава, дата

Продолжительность, дни

Начало, дата

Окончание, дата

Продолжительность, дни













Ледохода (шугохода)

Ледостава











р. Западная Двина – г. Велиж

Средняя

16/ XI

20/ XI

8/ XII

17

121

7/ IV

14/ IV

7

149

43

Ранняя

(наибольш.)

23/ X

27/ X

29/ X

77

160

1/ III

23/ III

18

176

74

Поздняя

(наименьш)

13/ XII

22/ XII

18/ I

0

52

26/ IV

3/ V

1

113

27



Основные климатические характеристики Велижского района приводятся в соответствии с данными, предоставленными ГУ «Смоленский ЦГСМ»: 

Коэффициент стратификации атмосферы А

160

Коэффициент рельефа местности

1

Средняя максимальная температура воздуха самого жаркого месяца (июль)

+16,9?С

Средняя температура воздуха самого холодного месяца (январь)

-7,1?С

Среднегодовая повторяемость направлений ветра и штилей (в%):

С - 7, СВ - 10, В - 12, ЮВ - 12.1, Ю - 15, ЮЗ- 15, 3 -16, СЗ- 13, штиль - 7

Продолжительность теплого периода (от даты перехода через 0?С)

213-233 дней

Продолжительность холодного периода

132-152 дней

Гидротермический коэффициент  

1.8

Глубина промерзания почвы - наибольшая

131 см

Высота снежного покрова (на последний день месяца).

декабрь 12 см

январь 21 см

февраль 25 см

март 17 см

Среднегодовая скорость ветра

-5.9 м/сек

Расчетное значение веса снегового покрова Sg на 1м2 горизонтальной поверхности земли

1.8 кПа (180 кгс/м2).

Нормативная толщина стенки гололеда над поверхностью земли

5 мм

Скорость ветра, повторяемость превышения которой составляет не более 5%  

9 м/с

Нормативное значение ветрового давления Wо

0.23 кПа (23 кгс/м2).

Тип местности для принятия коэффициента К, учитывающего изменение ветрового давления по высоте

В

Согласно картам районирования территории РФ по климатическим характеристикам приложения 5 СНиП 2.01.07-85* объект работ относится:

к району III - по расчетному значению веса снегового покрова земли (карта №1). 

к району II – по толщине стенки гололеда (карта №4).

к району I – по давлению ветра (карта №3).

Геологическое строение

 В геологическом отношении на участке изысканий в пределах обследуемой глубины 34,5 м вскрыты следующие отложения:

Современные отложения, представленные почвенно-растительным слоем мощностью 0,2 - 0,3м, насыпными грунтами (tQIV), мощностью 0,47 – 2,1м слагающими насыпь автодороги. В верхней части разреза под асфальтобетоном (m=0,1-017м), грунты представлены: щебнем, дресвой, песчано-гравийной смесью и песками средней крупности. Аллювиальными (QIV) отложениями первой надпойменной террасы р. Западная Двина, в пределах территории обследования имеют мощность от 3,0 до 7,8м, представлены песками разнозернистыми: пылеватыми, мелкими и крупными неоднородными светло-коричневыми и серыми, средней плотности влажными и водонасыщенными, супесями светло-коричневыми пылеватыми и песчанистыми твердыми, пластичными и текучими и суглинками серыми песчанистыми легкими тугопластичными и полутвердыми с примесью органики. Скважинами №№51 и 61 под насыпными грунтами вскрыты озерно-болотные отложения – суглинки светло-серые до темных с прослойками органики мягкопластичные.

Флювиогляциальные (fQIIIos) отложения представлены песками мелкими и пылеватыми и суглинки серыми, темно-коричневыми тугопластичными и полутвердыми.  Моренные (gQIIIos) отложения, представленные суглинками красно-бурыми песчанистыми от мягкопластичных до полутвердых с гравием.

В долине реки вскрыты нерасчлененные флювиогляциальные, озерно-ледниковые отложения (f,lgQII-III), представленные преимущественно суглинками серыми, темно-серыми, буровато-серыми, голубовато-сизовато-серыми с включением органики, песчанистыми и пылеватыми тугопластичными, полутвердыми и твердыми. 

Инженерно-геологические условия. Свойства грунтов

На основании анализа физико-механических свойств грунтов, геологического строения, гидрогеологических и инженерно-геологических условий в пределах исследуемой территории выделены 9 инженерно-геологических слоев:

ИГЭ №1 – пески аллювиальные (aQIV) и флювиогляциальные (fQIIIos) пылеватые неоднородные, влажные и насыщенные водой мощностью от 1,5 до 3,0м вскрыты на глубине 1,0 - 3,2м. По степени пучинистости пески относятся к группе слабопучинистых. Глубина сезонного промерзания грунтов составляет 129 см по данным «Агроклиматического справочника по Смоленской области». 

ИГЭ №2– пески мелкие неоднородные (aQIV, fQIII) влажные и насыщенные водой, мощностью от 0,3 до 2,9м вскрыты на глубине 0,3-6,3м по степени пучинистости пески слабопучинистые.

ИГЭ №3 представлен суглинками (gQIIIos) песчанистыми с включением гравия мягкопластичной консистенции. Суглинки слоя вскрыты на глубине 1,6-3,2м, что ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

ИГЭ №3а включает в себя суглинки озерно-болотные и аллювиальные от мягкопластичных до полутвердых, с примесью органики, вскрыты на глубине 1,3-4,6м.

ИГЭ №4– представлен суглинками (f, gQII-III) песчанистыми тугопластичными. Слой вскрыт на глубинах от 1,0 до 28,7м, максимальной мощностью до 9,5м. По степени пучинистости суглинки слоя среднепучинистые.  

ИГЭ №5 вскрыт скважиной №1/1 в интервале 0,3 – 4,0м, представлен песками крупными аллювиальными неоднородными влажными и водонасыщенными. По степени пучинистости пески относятся к группе практически непучинистых.

ИГЭ №6 – супеси песчанистые (aQIV) твердые вскрыты скважиной №2/2 на глубине 0,3м, мощностью 1,2м. По относительной деформации пучения супеси твердые, практически непучинистые.

ИГЭ №6а – супеси песчанистые (aQIV) текучие с примесью органики, имеют ограниченное распространение, вскрыты скважиной №4/2 с поверхности до глубины 3,3м. По степени пучинистости грунты сильно- и чрезмернопучинистые.  

ИГЭ №7 – сложен суглинками (f, gQII-III), песчанистыми и пылеватыми полутвердыми и твердыми. Суглинки слоя вскрыты на глубине от 2,1м, что ниже глубины сезонного промерзания и оттаивания грунтов.

По результатам проведенных инженерно-геологических изысканий сделаны следующие выводы:

В геологическом строении участка обследования принимают участие современные (насыпные, аллювиальные отложения) и верхнечетвертичные: озерно-болотные, флювиогляциальные, ледниковые и озерно-ледниковые отложения, представленные песками крупные, мелкие и пылеватые, супесями пластичными, текучими и твердыми и суглинками различной консистенции от мягкопластичных до твердых. 

Суглинки (f,gQII-III) тугопластичные, полутвердые и твердые обладают высокими несущими способностями и могут служить основанием под опоры проектируемого мостового сооружения. 

По степени морозного пучения согласно ГОСТ 25100-95 грунты, вскрытые в пределах глубины сезонного промерзания и оттаивания, относятся к группам: сильно- и чрезмернопучинистых, среднепучинистых, слабопучинистых и практически непучинистых. 

По результатам химического анализа водной вытяжки вскрытые грунты по отношению к бетонам различных марок и железобетонным конструкциям неагрессивные, по отношению к алюминию обладают средней агрессией по отношению к углеродистой стали высокой агрессивной активностью.

Скважинами, пробуренными под строительство моста (на террасе реки) на глубине 1,0-4,3м, вскрыты грунтовые воды аллювиального водоносного комплекса. По результатам химического анализа вскрытые грунтовые воды по отношению к бетону неагрессивные, по отношению к железобетонным конструкциям обладают слабой, а к металлическим конструкциям средней агрессивной активностью, по отношению к алюминию средне-  по отношению к свинцу высокоагрессивные. Воды безнапорные, приурочены к пескам различной крупности, песчаным прослойкам в суглинках одноименного возраста. 

Воды реки Западная Двина по отношению к бетону неагрессивны; по отношению к свинцовым оболочкам кабеля воды проявляют высокую коррозионную агрессивность, по отношению к алюминиевым оболочкам - среднюю агрессивность 

При проектировании рекомендуется предусмотреть мероприятия исключающие проявления пучинообразовательных процессов и активизацию процессов плоскостного смыва и линейной эрозии. 

Согласно совокупности факторов, определяющих категорию сложности инженерно-геологических условий, участок изысканий относится ко II категории сложности (СП 11-105-97).

Район изысканий согласно СП 34.13330.2012 входит во II дорожно-климатическую зону.

Гидроморфологическая характеристика р. Западная Двина.

Западная Двина – река, протекающая в западной части Восточно-Европейской равнины по территории трёх стран: России, Белоруссии и Латвии. Длина 1020 км, площадь бассейна 87,9 тысяч км?. Берёт начало на Валдайской возвышенности, а далее течёт через озеро Охват (ряд больших плёсов, соединённых протоками) и впадает в Рижский залив Балтийского моря, образуя дельту.

 Река очень извилистая, берега преимущественно высокие. По берегам Западной Двины преобладают смешанные и хвойные леса, которые чередуются с полями. В русле встречаются мели, перекаты, пороги. В нижнем течении река разбивается на рукава. Средний расход воды составляет 678 м?/с. В пределах Смоленской области река течёт по слабоволнистой, частично заболоченной равнине. Основные притоки – Межа, Каспля, Ушача (левые), Дрисса, Айвиексте (правые).

Западная Двина берет начало из небольшого озера Двина или Двинца, лежащего на высоте 250 метров над уровнем моря, среди болот и лесов Тверской области, примерно в 15 км от истоков Волги. Около 15 км ниже по течению Двина протекает через озеро Охват. 

Общее направление течения Западной Двины с востока на запад в дугообразном, на юг – в выгнутом направлении. По выходе из озера Охват Двина идет на юг до впадения в нее реки Межи, затем она направляется на юго-запад и после крутого поворота достигает самой южной точки.

До впадения в озеро Охват Западная Двина течет на протяжении 16 км в виде ручейка, а по выходе из озера ширина достигает уже 20 м. У Витебска ширина реки увеличивается до 100 метров. Во время разлива во многих местах ширина Двины достигает 1500 метров. Прилегающие к Западной Двине долины только в немногих местах заливаются ею во время весеннего половодья. Весенние разливы происходят с середины апреля до середины мая, а иногда захватывают и часть июня месяца.

В Тверской и Смоленской областях по берегам Западной Двины встречаются обнажения слоев каменноугольной системы, горные известняки, налегающие на пески и песчаники. В восточной части берега Западной Двины состоят из наносов. Далее она имеет характер луговой, благодаря низким песчаным берегам. Попадаются валуны красного известняка. Ещё ниже берега повышаются и принимают лесной характер. Далее местность делается все более и более песчаной и, наконец, не доходя 10-13 км до Витебска, показываются коренные породы (доломиты с прослойками синей глины), в особенности в русле реки, с великолепно сохранившимися окаменелостями.

Западная Двина, несмотря на свою небольшую длину, является крупнейшей рекой, впадающей в Балтийское море. Течение ее быстрое, а вода чистая, но рыбы в реке мало, объясняется ее мелководьем.

Долина реки сформировалась сравнительно недавно около 13 -12 тысяч лет назад и поэтому выглядит неоформленной. На территории Белоруссии ширина русла Западной Двины изменяется от 100 до 300 м. На этом участке часто встречаются пороги и перекаты. В некоторых местах долина реки узкая, каньонообразная, а глубина повышается до 50 м. После выхода на Прибалтийскую равнину Западная Двина становится полноводной. Ширина русла реки достигает 800 м, а долина расширяется до 5—6 км.



 Водохозяйственный участок 01.02.00.004 охватывает российскую часть бассейна р. Западная Двина от впадения в нее р. Межа до границы с Республикой Беларусь (без бассейнов рек Дрисса, полота и Межа).

Ниже устья Межи русло реки Западной Двины расширяется, образуя большую запань, далее долина западной Двины вновь суживается, река течет в высоких берегах, покрытых смешанным лесом. 

Карта-схема бассейна реки Западная Двина (Российская часть)

Условные обозначения:

Таблица: Гидрографические характеристики реки Западная Двина

Длина водотока от истока до устья, км

Средний уклон водотока, ‰

Площадь водосбора в пределах РФ, км2

Длина водосбора,

км

Средняя ширина водосбора, км

Густота речной сети,

км/ км2

Озерность общая, %

Заболоченность, %

Лесистость, %















болото

Заболоченные земли

Заболоченный лес

Сухой лес

1020

0,18

16900

450

140

0,38

2

6

1

16

39



При рекогносцировочном обследовании установлено, что долина реки Западная Двина в районе проектируемого сооружения ясно выраженная, трапецеидальная шириной до 0,9 км. Склоны крутые и умеренно-крутые высотой 15-20 м, преимущественно открытые или поросли кустарником с отдельно растущими деревьями, слабо рассечены ложбинами и незначительными ручьями. Ниже створа на расстоянии 0,3 и 0,8 км в реку с правого берега впадают ручьи без названия длиной 2,5 и 4,0 км. Ручьи имеют хорошо разработанные долины, поросли кустарником. 

Бассейн Западной Двины относится к числу территорий с достаточно хорошей гидрологической изученностью. 

Начало систематических наблюдений за гидрологическим режимом относится к 1878 г. В пределах обследуемой территории в разное время действовало 67 гидрологических постов (61 на реках и 6 на озерах). 

ГУ Смоленский Областной центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ведет наблюдение за состоянием водных объектов:

по гидрологическим показателям (уровни, расходы и скорость воды) в 7 пунктах наблюдений, наблюдения ведутся ежедневно (2 раза в сутки), сведения заносятся в гидрологические ежегодники; 

по гидрохимическим показателям -  в 1 пункте: река Западная Двина (г. Велиж).

Наблюдения за уровнями подземных вод велись в двух скважинах в гг. Велиж, Демидов с 1972 по 1981 год, в настоящее время скважины не наблюдаются. По гидрологическим показателям (уровни и расходы воды) наблюдения ведутся в 1ом пункте, по гидрохимическим показателям – в 2х пунктах в г. Велиж. 

Гидрологическая характеристика реки Западная Двина

Водный и ледовый режимы

По условиям режима и питания река Западная Двина относятся к восточно-европейскому типу рек с характерным высоким весенним половодьем при таянии снега, низкой летней и зимней меженью, почти ежегодными дождевыми паводками осенью и зимой. Основной источник питания рек – талые снеговые воды.

Западная Двина – равнинная река, основной ее сток формируется за счет таяния снежного покрова, накопившегося за зимний период. Отсюда и характерное распределение стока в течение года. Весной проходит по реке обильное половодье со значительными разливами и затоплением поймы реки. Это происходит в течение всего двух месяцев – начинается половодье в конце марта, а в начале июня уже отмечается спад воды. В остальное время года сток реки зависит от грунтовых и дождевых вод. 

В дождливые периоды летом и осенью по реке проходят небольшие паводки. Зимой расход уменьшается, уровень воды самый низкий, так как основу питания составляют грунтовые воды. Однако поздней осенью, когда река начинает покрываться льдом, проходит шугоход. Это создает опасные явления на реке – зажоры, когда русло на отдельных участках полностью забивается шугой, при этом уровень воды резко повышается, создавая выше по течению обширные разливы и затопления. Весной, когда русло забивается льдинами, образуются заторы, при этом уровень реки также резко повышается, затопляя большие участки долины.

Особых катастрофических явлений в период половодья не наблюдалось.

Гидрографы иллюстрируют, что наибольший расход воды за период половодья наблюдается обычно в третьей декаде апреля (20.04 - 24.04). В ранние весны пик проходит на 14-30 дней раньше средних сроков: 30.03-3.04.  Поздние сроки прохождения пика половодья, характерные для многоводных лет, на 2-3 декады запаздывают по сравнению со средними датами. 

Подъем уровня воды происходит быстро. Суммарный объем весеннего половодья определяется, как правило, величиной поверхностного стока, который на 80-98% состоит из снеговой составляющей, на 0-9% - из дождевой, на 2-10% - из подземной. В отдельные годы доля снегового стока увеличивается до 99.8%, а подземный сток уменьшается до 0.2%. Многолетние колебания стока весеннего половодья осуществляются циклически. Продолжительность циклов составляет 40-50 лет. 

Продолжительность периодов повышенной или пониженной водности – около 15 лет.

Область относится к зоне достаточного увлажнения. Две трети годовой суммы осадков выпадают в виде дождя, одна треть – в виде снега. Среднегодовая норма осадков 600– 650 мм, выпадение твердых осадков характерно в период с ноября по март - 208 мм. Время начала ледостава – декабрь. Время вскрытия рек – конец марта - начало апреля. Продолжительность устойчивого снежного покрова – 121 день, неустойчивого – 157 дней. 

Слой осадков формирует поверхностный и подземный сток рек бассейна.  

Типовой гидрограф (сезонное распределение стока в%) в бассейне Западной Двины представлен на рисунке. 

 

Расчетные гидрологические характеристики реки Западная Двина в районе водомерного поста у г. Велиж

Наблюдения за уровнями и расходами воды на р. Западная Двина ведутся у города Велижа с 1928 года.

Половодье является важнейшей фазой гидрологического режима, во время которого проходит от 50 до 70% годового стока.

Вскрытие реки происходит почти одновременно по всей территории Смоленской области в среднем в конце марта – начале апреля. В отдельные годы вскрытие и очищение реки ото льда наблюдается раньше или позднее средних сроков.

Заканчивается половодье в конце мая – начале июня. Продолжительность половодья в среднем составляет 60 – 70 дней.

Вытянутая узкая форма бассейна реки Западная Двина оказывает существенное влияние на характер весеннего половодья. В связи с короткими путями склонов местности весеннее половодье развивается довольно быстро. Продолжительность половодья достигает 60 – 70 дней.

Наибольший расход воды за период половодья наблюдается обычно в третьей декаде апреля. В ранние весны пик проходит на 14-30 дней раньше средних сроков: 30.03-3.04.  Поздние сроки прохождения пика половодья, характерные для многоводных лет, на 2-3 декады запаздывают по сравнению со средними датами.

На Западной Двине у г. Велижа за годы наблюдений затопление поймы во время весеннего половодья не отмечалось.

Высшие уровни весьма изменчивы. Высота весеннего половодья в среднем 5–6 м, а в годы с высоким половодьем уровень может повышаться до 8 м над наинизшим.  В 1931 г. наивысший уровень у г. Велижа достигал 795 см.

На р. Западной Двине у г. Велижа наибольший расход воды составил 1470 м3/с – 15, 16.04.1948 г.; 27, 28.04.1958 г.

На реке Западная Двина подъем воды у г. Велижа достигал 5,89 м (30.07.1917 г.).

Летом и осенью реки бассейна имеют смешанное дождевое и грунтовое питание. Летне-осенняя межень на рассматриваемой территории обычно наступает в середине июля и заканчивается в третьей декаде ноября. Почти ежегодно летне-осенняя межень прерывается дождевыми паводками в среднем высотой 1,6–2,8 м. Наибольшей высотой и продолжительностью отличаются паводки, проходящие в конце лета и осенью. Наибольшие подъемы уровней воды от выпавших дождей наблюдались в 1917, 1933, 1962 гг.

В целом же по высоте паводки уступают весеннему половодью, хотя изредка достигают высоты среднего весеннего максимума. Продолжительность паводков разнообразна и, в зависимости от характера дождей, колеблется от 4–6 до 30–40 дней. В летне-осенний период поймы затопляются очень редко.

Наименьший расход периода открытого русла на р. Западная Двина у г. Велижа 15,2 м3/с, наблюдался 04 – 05.09.1964 г.

Зимняя межень более устойчивая, продолжается 3 – 4 месяца. Зимние паводки наблюдаются не ежегодно. На р. Западная Двина у г. Велижа наименьший расход зимнего периода составил 4,90 м3/с – 12.03.1947 г.

Таким образом, самые малые расходы чаще всего наблюдаются зимой, когда река питается только за счет подземных (грунтовых) вод.

Годовой сток на р. Западной Двине у г. Велижа в 2000 г. был близок к среднемноголетнему значению и увеличился на 9%, а по сравнению с 1999 г. увеличился на 19%.

В целом в 1999–2012 гг. водность рек бассейна Западной Двины была выше среднемноголетних значений за счет весеннего половодья.



Мутность и режим наносов

Речные наносы в зависимости от характера движения в потоке обычно подразделяют на взвешенные и влекомые. Такое подразделение наносов носит условный характер, так как в зависимости от крупности наносов и скоростей течения потока те или иные твердые частицы могут находиться то во взвешенном состоянии, то перемещаться по дну потока.

Наносы подразделяют, кроме того, на транзитные и руслоформирующие. Малые частицы переносятся к устью реки по преимуществу транзитом. Более крупные частицы в зависимости от гидравлических свойств потока то переносятся потоком во взвешенном или влекомом состоянии, то задерживаются на отдельных участках реки, с тем, чтобы при изменении гидравлических свойств потока вновь перейти в движение. Таким образом, постоянно происходит переформирование русла. Очевидно, что большая часть взвешенных наносов является транзитной, а большая часть влекомых — руслоформирующей.

 Количество наносов (в килограммах), проносимое рекой через поперечное сечение в единицу времени, называется расходом наносов. Суммарное количество наносов, проносимое рекой через поперечное сечение за некоторый промежуток времени (сутки, месяц, год), называется стоком наносов за этот промежуток времени и выражается обычно в тоннах. Модулем стока наносов называют сток наносов с 1 км2 за год. 

 Количество взвешенных наносов, содержащееся в единице объема (1 м3) воды, называется мутностью. Мутность выражается в г/м3. 

Мутность речных вод значительно меняется по живому сечению потока, по его длине и во времени. Распределение мутности по живому сечению носит очень сложный и нередко в значительной мере беспорядочный характер. Как правило, мутность возрастает от поверхности ко дну. Это увеличение мутности происходит главным образом за счет крупных фракций наносов, увеличивающихся ко дну. Мелкие же фракции (менее 0,01 мм) обычно распределяются довольно равномерно по глубине потока. По этой причине, чем больше в составе наносов крупных фракций, тем неравномернее они распределены по глубине. С увеличением турбулентности потока распределение взвешенных наносов по вертикали становится более равномерным. Сказанное справедливо только как самая общая схема. В реальной же действительности дело обстоит много сложнее, так как эта схема нарушается под влиянием возникающих водоворотов и циркуляционных течений.

Данный район характеризуется как зона повышенной мутности - 25 - 59 г/м3. Средние мутности за период межени (лето-осень, зима) колеблются в пределах 5-35 г/м3 (в среднем -20 г/м3), что ниже среднегодовых значений в 1,5 - 4 раза. Мутность в период весеннего половодья выше годовых мутностей примерно в 1,5 раза и составляет 40 - 70 г/м3 (в среднем около 55 г/м3). Наибольшая суточная мутность рек изменяется от 150 до 700 г/м3.

В результате прохождения дождевых паводков в октябре мутность воды в реке увеличивается, в ноябре начинается ее спад, продолжающийся до начала весеннего половодья.

Весенний сток наносов составляет 60 - 80 % годового. На долю летнего стока наносов приходится 15-20 %.

Таблица.  Гранулометрический состав наносов реки Западная Двина

Содержание частиц (% по массе) диаметром, мм

> 2

2.0-1,0

1,0-0,5

0,5-0,25

0,25-0,1

0,1-0,05

0,05-0,001

0,01-0,005

< 0,005

8,0

14,1

10,2

21,8

16,8

11,8

11,2

1,1

5,0

Физико-геологические процессы реки Западная Двина

Физико-геологические процессы в полосе трассы проявляются в виде сезонных промерзаний и оттаиваний грунтов, поверхностного заболачивания придорожных резервов в понижениях рельефа при неудовлетворительном водоотводе.

Сезонные промерзания и оттаивания грунтов для данного района распространены до 129 см (по данным «Агроклиматического справочника» Смоленской области, изд. 1977г.)

Территории Велижского района Смоленской области не подвержены воздействию различных опасных природных явлений и процессов геологического, гидрологического и метеорологического происхождения.

Специфических по составу и состоянию грунтов на территории Велижского района Смоленской области, на которой будет осуществляться строительство нет. 

В районе строительства природные факторы, способствующие возникновению аварийных ситуаций (сейсмичность, карстовые процессы, геологические аномалии и др.), отсутствуют. 

Характерные расходы и уровни воды

Водность рек не постоянна, она меняется из года в год. Различают многоводные годы, когда водность рек выше среднемноголетней, средние и маловодные годы, когда водность ниже нормы.

Модули среднего годового стока в бассейне Западной Двины в пределах рассматриваемой территории уменьшаются с севера на юг от 12 до 6 л/с с км2.

Основные гидрологические характеристики реки Западной Двины представлены по данным наблюдений на гидрологических постах Росгидромета.









Река, пункт наблюдения

Средний

многолетний уровень воды,

см

Уровень, при котором начинается подтопление (критический),

см

Максимальный уровень за период наблюдений

Уровень

2000-2012 г.г.







уровень, см

год

год

уровень,

см

р. Западная     Двина

г.Велиж

515

1100

795

1931

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

541

440

327

265

497

490

362

306

264

443

515

484

469

Расходы воды и отметки уровня воды при различной обеспеченности приведены в таблице:

Расчетная обеспеченность, %

Расход воды, м3/с

Отметка уровня воды, м

1%

2320

152,94

2%

2163

152,59

5%

1880

152,07

10%

1680

151,59

Уровни для створа переданы по уклону водной поверхности. 

На данном участке уклон составляет 0,14‰. Срезка -0,64 м.

Характерные уровни воды реки Западная Двина на водомерном посту №73110 в 
районе г. Велиж:

Харктеристика

Высшие уровни, м БС

Низшие уровни, м БС

.......................