Потужність донних відкладів.

На сучасному рівні багато дослідників відзначають, що зі всіх гідролого-екологічних процесів, які визначають існування і експлуатацію малих штучних водоймищ, найбільш важливим слід рахувати їх замулювання яке в значній мірі впливає на екологічний стан і термін їх служби.

Замулювання водоймищ - це процес заповнення ємкості водосховищ і ставків наносами, які вносяться до них з поверхневим стоком, а також що утворюються в результаті обвалення берегів. Вважається, що в малих водосховищах і ставках істотний вплив па цей процес можуть надавати відкладення відмираючої рослинності і живих організмів.

Прийнято розрізняти два поняття: замулювання і занесення водоймищ. При цьому вважається, що замулювання відбувається зваженими наносами, а занесення - донними наносами.

У невеликих водосховищах гірських річок переважають процеси занесення, а в ставках і водосховищах рівнинних річок - процеси замулювання.

Потужність відкладень. Для більшості водоймищ сповільненого водообміну характерна нерівномірність розподілу потужності донних відкладень. Обумовлена вона як морфологією чаші водоймища, кількістю і гранулометричним складом ґрунтоутворюючого матеріалу, розміщенням його джерел по довжині водоймища, так і сповзанням розрідженого поверхневого шару відкладень по схилу.

Подовжній профіль відкладень багатьох малих штучних водоймищ характеризується збільшенням потужності відкладень у напрямку до дамби. Як відзначає М.Я. Приткова, ці водоймища відрізняються слабкою проточністю і невеликою глибиною, завдяки чому в періоди повеней і паводків до дамби поступає стік з великим змістом наносів. Крім того, в при гребній частині ставків і водосховищ відкладаються продукти розмиву і оповзання верхнього укосу дамби, а також змочування донних відкладень в прибережній зоні. Коефіцієнт нерівномірності розподілу відкладень (К_нер) по довжині верхнього б'єфу (відношення середнього шару відкладень у водоймищі h_от до його-значення в при гребельній частині h_пл), як правило, менше 1. Наприклад, для півдня України, Молдови, Північного Кавказу він змінюється від 0,22 до 0,50.

Форма чаші водоймища (К_ф, м^-1) значною мірою визначає подовжній профіль відкладень. В ставках з показником форми чаші більше 3÷4 м^-1 формується профіль відкладень з найбільшою потужністю у дамби. Водосховища, показник форми чаші яких складає 0,6-2,0 м^-1, мають нестійкий профіль відкладень.

На відміну від винесення у водоймище наносів основними водотоками під час паводків рівномірний розподіл відкладень змінювався нерівномірним. Причому, найбільший шар відкладень може бути як у верхній, так і в при гребній частині водосховища, а коефіцієнт нерівномірності шару відкладень - більше або менше 1,0. У водосховищах з показником форми чаші менше 0,1 м^-1 розташованих на річках з великим вмістом наносів (2,5 кг/м³), створюються передумови для утворення гряди або дельти з річкових наносів у верхній частині водосховища.

Найбільш стійкою формою подовжнього профілю відкладень характеризуються найменші водосховища і ставки з показником форми чаші більше 3 м^-1 і глибоководні водосховища з показником форми чаші менше 0,1 м^-1. У першому випадку повздовжній профіль відкладень характеризуєтся найбільшою потужністю в пригребній частині, а в другому - у верхній (хвостовій) частині водосховища. Проміжним значенням показника форми чаші водосховища відповідає нестійкий повздовжній профіль відкладень.

Розподіл шару відкладень по ложу водоймища на основі фактичних вимірювань зображають ізолініями потужності відкладень на плані водосховища, а також представляють у вигляді графіка зв'язки потужності відкладень на вертикалі з її робочою або початковою (до замулювання) глибиною.

Об'ємна вага і гранулометричний склад донних відкладень. Велике екологічне значення для гідробіонтів мають розміри частинок ґрунту, механічні властивості ґрунтів і їх гранулометричний склад (глина, мул, пісок, гравій, галька), швидкість накопичення опадів і їх стійкість. Донні відкладення водосховищ мають різний гранулометричний склад і різна об'ємна вага залежно від складу наносів, кількості залишків органічних речовин і хімічних сполук. Склад і вага наносів і відкладень змінюються в ширших межах, ніж це спостерігається у звичайних ґрунтів.

Уламкові і граволисті відкладення більшості водосховищ на гірських річках Криму і Карпат не мають частинок менших, ніж 1–5 мм, залишки органічних речовин майже не затримуються в гірських водосховищах. Тому ущільнення уламкових і грубозернистих відкладень проходить спочатку швидко, а потім сповільнено. Об'ємна вага донних відкладень досить велика, від 1,2-1,3 до 1,8-2,2, і наближається до об'ємної ваги мінеральних порід і ґрунтів.

Способи відновлення рельєфу дна водоймищ шляхом очищення їх від донних відкладень. Донні відкладення з водних об'єктів видаляють, коли об'єми їх перешкоджають подальшому ефективному використанню водного об'єкту, а також коли донні відкладення містять критичні концентрації забруднюючих речовин і викликають вторинне забруднення водного об'єкту, в той час, коли інші ефективні методи позбавлення від їх негативної дії на водний об'єкт відсутні.

Після ухвалення рішення про вилучення донних відкладень, в першу чергу визначають об'єми і тривалість виконання робіт по очищенню водного об'єкту, вибирають спосіб виробництва земляних робіт, місця для розташування донних відкладень після їх вилучення.

Об'єм донних відкладень, що підлягають розробці (вилученню), і їх якісний склад встановлюють за даними інженерно-екологічних досліджень. Геологорозвідувальні роботи, що виконуються у складі інженерно-екологічних досліджень, проводять буровим способом з прив'язкою кожної свердловини до конкретного створу, з відбором керна по глибині в кожній свердловині. При цьому відбирають проби води і вимірюють глибини, По відібраних кернах і пробах води в лабораторних умовах визначають якісний склад донних відкладень і води, встановлюють ступінь їх забруднення і можливість подальшого їх використання. За наслідками бурових і промірних робіт будують повздовжній (мал. 4.3) і поперечні (мал. 4.4) геологічні профілі ложа водного об'єкту, план водоймища в ізобатах або горизонталях (мал. 4.5), криві об'ємів і площ водного дзеркала (мал. 4.6).

По профілях обчислюють проектні відмітки дна водного об'єкту, до яких очищатимуть водоймище від донних відкладень. За планом водоймища в ізолініях шару мулу визначаються потужність і площа мулистих відкладень, їх розподіли у водоймищі і інші показники замулювання (табл. 4.3). Об'єм донних відкладень визначають на основі схеми замулювання водоймища (мал. 4.7) по формулі:

                 

 

де V_Д.О. – об'єм донних обкладень мулів, що підлягають видаленню, м³; h_i – значення потужності мулу між сусідніми ізолініями, м; f_і – території, укладені між сусідніми ізолініями потужності мулу, м².

 

 

 

Мал. 4.5. Схема замулення малого водосховища.

 

Тривалість очищення малих водоймищ (Т) і тривалість підготовчого періоду (Т_n) визначають по рекомендаціях, в залежності від об'ємів (V_3.р) земляних робіт.