Гидросооружения 3/2009

Подождите немного. Документ загружается.

ГИДРОТЕХНИКАГидросооружения 3/2009

Рольф Кромер

Интегрированное управление водными

ресурсами в бассейнах рек Волги и Рейна

на примере проблемных регионов

Предпосылки и постановка

проблемы

В последние годы наблюдается ин-

тенсивное развитие экономики

России. Это особенно отчетливо

проявляется в районе г. Москвы,

всей территории водосбора реки

Оки и частично р. Волги, включая

г. Нижний Новгород. Стабильное

развитие экономики помимо про-

чего требует соблюдения принци-

пов устойчивого развития, т. е.

бережного отношения к природе,

экономного расходования воды и

возобновляемых источников энер-

гии с учетом потребностей буду-

щих поколений. Целью интегри-

рованного управления водными

ресурсами (ИУВР), базирующегося

на принципе устойчивого разви-

тия, является обеспечение водой

населения в необходимом количес-

тве и требуемого качества, а также

обезвреживание сточных вод. В

зависимости от местных условий

это управление предусматривает

также противопаводковую защиту

и энергетическое использование

водных ресурсов. При этом следует

стремиться сохранить водные объ-

екты в качестве объектов жизнен-

ного пространства. Эти требования

к интегрированному управлению

прописаны в новой Европейской

водной директиве. Хотя данная ди-

ректива разработана не для России,

тем не менее ее требования приме-

нимы для такой агломерации, как

Москва, где в последнее время во-

дохозяйственные и энергетические

нагрузки и риски заметно возрос-

ли. Уязвимость в этом плане таких

крупных городов, как Москва, и

нижележащих по рекам Москве и

Оке территорий стала заметна пос-

ле энергетической аварии в мае и

крушения поезда с нефтью в июне

2005 г., когда нефтепродукты по-

пали в р. Вазузу. Решить проблемы

с качеством воды, возникающие в

Москве, можно только в комплексе

всего водосборного бассейна р. Оки

и Верхней Волги. Используя уже

имеющийся опыт с Европейской

водной директивой, базирующейся

на бассейновом принципе управле-

ния, а также опыт ревитализации

реки Рейна, в рамках российско-

германского проекта можно разра-

ботать эффективные основы интег-

рированного управления водными

ресурсами рек Москвы и Оки.

Имеющийся задел по проекту

Волга-Рейн

В процессе работы над первой ста-

дией проекта Волга-Рейн (период с

2001 по 2006 гг.) Институтом воды

и водных объектов (ИВВО) и Инс-

титутом технологии строительных

материалов Университета Карслуэ

был накоплен богатый опыт по при-

менению методов анализа и моде-

лирования водосборной площади

р. Волги, базирующихся на пере-

довых информационных техноло-

гиях. При этом были установлены

плодотворные деловые контакты с

В статье рассматриваются основные цели и задачи российско-германского комплексного проек-

та под названием «Волга-Рейн». Используя богатый опыт по реабилитации реки Рейна и других

водных объектов Германии, а также новые технологии моделирования, в проекте разрабатыва-

ются основы интегрированного управления водными ресурсами реки Волги и ее главного при-

тока реки Оки. При этом российские и германские ученые опираются на принципы и методоло-

гию, рекомендуемые Европейской водной директивой по защите и охране водных объектов.

Рольф Кромер

Профессор, доктор технических наук

Университет Карлсруэ, Германия

ГИДРОТЕХНИКА Гидросооружения 3/2009

российскими партнерами, а также

с министерствами и ведомствами,

отвечающими за проведение при-

родоохранных мероприятий. Ос-

новные результаты, полученные по

проекту Волга-Рейн, таковы:

• осуществлено гидрологическое

моделирование Верхней Волги и

Оки с применением геоинформа-

ционной системы, моделирование

передвижения веществ в водо-

токах, создана система управле-

ния базой данных и произведено

накопление статистических дан-

ных по стокам;

• осуществлено ГИС – базиру-

емое гидродинамическое моде-

лирование р. Волги как эффек-

тивный инструмент для анализа

водохозяйственной ситуации;

• сделана разработка стратегии

автоматизированной эксплуата-

ции волжского каскада на базе

гидродинамического моделиро-

вания с учетом различных требо-

ваний водопользователей и водо-

потребителей;

• на гидроэлектростанции

«Волжская» проанализированы и

определены влияющие на ее дол-

говечность недостатки и ущербы.

На основе этих данных разрабо-

таны рекомендации по санации

гидротехнических сооружений

и их элементов. Кроме этого,

предложена методика для оцен-

ки остаточного ресурса работы

гидроэлектростанции.

Для соответствующих проблем-

ных областей могут быть определе-

ны численные параметры водной

системы и последующая их реали-

зация. Имея в виду вышеназванную

урбанизированную территорию,

назовем в этой связи следующие

работы, проводимые в институте

воды и водных объектов:

• С 1998 г. в Интитуте в отде-

ле водоснабжения и канализа-

ции проводятся исследования

процессов поступления веществ

в водотоки с площадей водосбо-

ров. При этом были рассмотре-

ны методики, применимые для

водосборов от 100 до 100.000 км

В результате этих исследований

разработаны модели для симу-

ляции поступления в водоемы

питательных веществ, тяжелых

металлов и других важных влия-

ющих на экологию веществ.

• Для математического модели-

рования гидравлики в сложных

водопроводных системах питье-

вого водоснабжения разработана

программа KANET. Она охваты-

вает различные модули для симу-

ляции сети водоснабжения круп-

ных городов и служит для анали-

за ее недостатков, последующей

ее реабилитации и проведения

оптимизационных расчетов воз-

никающих при этом затрат.

• В рамках проведенных меж-

дународных и национальных

проектов были получены интег-

ративные методики для проекти-

рования природоприближенных

способов ухода за водотоками на

урбанизированных территориях,

проверенные и реализованные

на практике. В этом направлении

в Институте воды и водных объ-

ектов накоплен большой опыт.

На базе вышеприведенных раз-

работок сформулированы цели и

задачи разрабатываемого в насто-

ящее время российскими и гер-

манскими учеными комплексного

проекта.

Цели и задачи комплексного

проекта

Интегрированное управление вод-

ными ресурсами требует синтези-

рования различных разработок в

рамках нового комплексного про-

екта. В качестве объекта исследова-

ний выбраны Ока и Верхняя Волга

совместно с урбанизированными

территорями Москвы и Нижнего

Новгорода. Здесь существуют во-

дохозяйственные и энергетические

проблемы как при нормальной экс-

плуатации систем водоснабжения

и канализации, так и при управле-

нии рисками при авариях (напри-

мер, предупреждение поступления

вредных веществ в водотоки или

краткосрочное компенсационное

энергосабжение). Удовлетворить

комплексным требованиям интег-

рированного управления водными

ресурсами, приспособленного к

местным условиям, можно толь-

ко на основе крупномасштабного

междисциплинароного подхода.

Поэтому цель предлагаемого про-

екта – получить полное представ-

ление о происходящих сложных

процессах в речной системе с по-

мощью разработки комплексного

проекта, состоящего из отдельных

подпроектов. При этом должны

быть выявлены возможности раз-

вития водохозяйственного и энер-

гетического сектора, а также оце-

нены возможные риски. Помимо

этого для российских партнеров

должен быть подготовлен эффек-

тивный инструментарий для пла-

нирования и поддержки принятия

решений при реализации мероп-

риятий в водном и энергетическом

хозяйстве.

Научно-исследовательские ра-

боты намечено проводить в тече-

ние 5 лет по следующим фазам:

• Разработка основ управле-

ния по отдельным направлени-

ям с региональной адаптацией и

оптимизацией техники модели-

рования и аналитических мето-

дов (2 года).

• Синтез и включение основ

моделирования в главную схему

интегрированного управления

водными ресурсами (1 год).

• Реализация разработанной

технологии путем передачи ее

российской стороне, а также

организация необходимых для

этого тренинговых курсов для

российского обслуживающего

персонала (2 года).

В состав комплексного проек-

та входят следующие подпроекты

(ðèñ. 1).

Подпроект 1: Гидрологический

анализ, моделирование

передвижения веществ и

операционное моделирование

стока на водосборе и в водотоках

ИУВР необходима информация о

граничных условиях, среди кото-

рых процесс стока является одним

из основных. Эту информацию

предполагается получить в ходе

работы над междисциплинарным

гидрологическим подпроектом.

Применение операциональных

гидрологических моделей (модель

осадки-сток, модель гидрографа

ГИДРОТЕХНИКАГидросооружения 3/2009

стока и т. д.) позволяет прогнозиро-

вать расходы в условиях реальной

опасности, например, аварии ка-

нализации (функции транспорта

и эффекты разбавления) или си-

туационных паводка. Моделиро-

вание сценариев может служить

основой для оперативного управ-

ления рисками. Кроме того, статис-

тический анализ гидрологический

данных (таких, как статистики па-

водков, определение критичеких

фаз стока и др.) служит, с одной

стороны, основой для планирова-

ния мероприятий по повышению

эффективности эксплуатации во-

дохозяйственных объекта, с дру-

гой стороны, для оценки наличия

ресурсов на случай аварии с тем,

чтобы минимизировать ущербы.

Полем деятельности данного под-

проекта является Верхняя Волга

вместе с водосбором р. Вазузы, а

также реки Москва и Ока вместе с

притоками.

Для рассматириваемой зоны с

помощью имеющихся симуляци-

онных моделей будут определяться

поступления различных веществ с

площади водосбора. Они являются

фоновой частью веществ, поступа-

ющих с неурбанизированных или

слабоурбанизированных террито-

рий. Эта часть проекта будет пред-

ставлять собою базовую основу

проекта. Урбанизированная тер-

ритория Москвы будет исследова-

на более детально на предмет ана-

лиза и перемещения веществ с тем,

чтобы определить мероприятия по

улучшению качества воды в водо-

токах. Совместно с российскими

партнерами эти мероприятия бу-

дут уточняться и детализировать-

ся. Содержание этого подпроекта

служит основой и накапливает

входные данные для ПП 2.

Управление исходными данны-

ми на основе использования ГИС-

технологий является непременным

условием того, чтобы накаплива-

емые материалы для проведения

мониторинга окружающей среды

по всем вышеперечесленным под-

проектам в виде рядов данных, те-

матической информации, симуля-

ционных моделей и т. д. сводились

воедино. Это позволит представить

вместе в электронной среде естес-

твенные процессы, антропогенные

влияния и мероприятия. Синтез

мониторинга с ГИС позволит иден-

тифицировать крупномасштабные

и комплексные взаимосвязи в об-

щей системе явлений и процессов.

На основе такого подхода можно

определить уязвимость подвергае-

мых опасности объектов и оценить

риски при помощи известного пла-

нового распределения очагов опас-

ности. Данный подпроект по сути

является междисциплинарным,

т.к. будет обеспечивать другие под-

проекты исходной информацией

и одновременно способствовать

реализации эффективного мони-

торинга. Объединение отдельных

подпроектов в целостную систе-

му создает основу для тщательно-

го мониторинга и позволяет под-

крепить математическими дан-

ными оценку ситуации в рамках

интегрированного управления

водными ресурсами. Несмотря на

то, что разработка методик произ-

водится для вышеназванных реги-

онов, дополнительно будет предус-

мотрена возможность их переноса

и на другие регионы России с тем,

чтобы достичь максимальной поль-

зы для российского водного хо-

зяйства в целом.

Подпроект 2: Гидродинамическое

моделирование водотоков,

их качественное состояние,

развитие и структура

Одной из основ интегрированного

управления водными ресурсами

является информация о гидравли-

ческих процессах в водотоках. В

ИВВО имеются обширные ноу-хау

в области цифрового моделиро-

вания течений в водных объектах

с применением ГИС-технологий,

использовавшихся для разработ-

ки системы поддержки принятия

решений на Волжском каскаде. В

рамках данного проекта намечено

продолжение этих работ силами

российских партнеров при актив-

ной поддержке немецкой стороны.

В отличие от проработанных ранее

в проекте Волга-Рейн методов мо-

делирования, в настоящем проекте

предполагается использовать мно-

гомасштабный подход, т. е. помимо

одномерных моделей большого мас-

штаба применять двух и трехмер-

ные модели в мелких масштабах.

Рис. 1: Структура российско-германского комплексного проекта «Волга-Рейн»

ГИДРОТЕХНИКА Гидросооружения 3/2009

Такой подход позволит определить

необходимые для других подпроек-

тов параметры, а также более точно

оценить последствия предлагаемых

водохозяйственных мероприятий.

Методика трехмерного моделирова-

ния будет углублена и развита в про-

цессе совместной работы над про-

ектом с российскими партнерами.

Причем особое внимание при этом

будет уделяться вопросам обучения

и повышения квалификации рос-

сийского персонала.

Водотоки густонаселенных тер-

риторий имеют многоцелевое на-

роднохозяйственное значение. Они

расположены интенсивно урбани-

зированных территориях и пред-

ставляют собой, обычно, нарушен-

ные экосистемы. Начиная с 80-х гг.

прошлого столетия известно, что

здоровые речные экосистемы тре-

буют наличия соответствующей

динамической структуры и качес-

тва воды. В пределах урбанизиро-

ванных территорий водотоки, как

правило, служат местом отдыха и

улучшают таким образом качество

городской жизни. Именно качес-

тво воды и структурная динами-

ка водотоков являются основным

требованием Европейской водной

директивы. Для реализации этих

требований необходимо использо-

вание междисциплинарной мето-

дики оздоровления водотоков. Ис-

следования в данном подпроекте

будут опираться на модели прогноза

морфологии водотоков и развития в

них ячеек жизненного пространс-

тва живой среды. При известных

гидрологических, гидравлических и

водохозяйственных граничных ус-

ловиях должны быть разработаны

мероприятия по прогнозу динамики

водотоков с учетом существующих

нормативов. На основе сопоставле-

ния прогнозируемых параметров и

нормативных данных, а также су-

ществующих примеров из практики

будут разработаны мероприятия по

развитию водотоков и уходу за ними

на урбанизированных территориях.

Подпроект 3: Управление сроком

службы гидротехнических

сооружений

Надежное обеспечение населения

питьевой водой требует соответс-

твующего управления гидротех-

ническими сооружениями систем

водоснабжения и канализации. Важ-

ными составляющими этого процес-

са являются поддержание сооруже-

ний в исправном состоянии, прогноз

их долговечности а также система

мониторинга. С этой целью должно

быть детально проанализировано

качественное состояние сооруже-

ний и элементов, предполагающее

определение степени повреждений

сооружений, механизмов и причин,

приведших к этим повреждениям.

Поддержание сооружений в рабо-

чем состоянии на весь запланиро-

ванный срок службы путем проведе-

ния инспекций и соответствующих

ремонтных мероприятий. Поэтому

требуется разработать специальные

растворы и бетоны, предназначен-

ные для ремонта этих сооружений

в зависимости от их напряженного

состояния. С помощью разработан-

ных моделей определяется факти-

ческий срок службы конкретного

сооружения. Мониторинг сооруже-

ний системы водоснабжения и ка-

нализации ориентируется на уже

известные механизмы разрушений.

Данные мониторинга сооружений

используются также для актуали-

зации прогнозов срока их службы.

Цели и задачи региональных иссле-

дований будут согласовываться с ис-

следованиями отдельных объектов

и с другими подпроектами.

Основой снабжения населения

качественной питьевой водой явля-

ется не только водоподготовка, но и

ее эффективное и надежное распре-

деление. Целью настоящего подпро-

екта является разработка цифровой

модели симуляции анализа и пла-

нирования водораспределения кон-

кретной части г. Москвы. Вначале

вместе с российскими партнерами

предполагается провести обследо-

вание существующей водопровод-

ной сети с использованием ГИС. В

дальнейшем, применяя разработан-

ную в нашем Институте программу

KANET, намечено проанализиро-

вать распределение по времени дав-

лений и расходов, уровней напол-

нения регулирующих бассейнов,

состояния насосных станций и изме-

рительной арматуры, а также содер-

жание веществ в питьевой воде во-

допроводной системы. Опираясь на

эти данные и на дополнительные на-

турные измерения, предполагается

провести анализ недостатков сети,

локализовать потери в ней воды, оп-

ределить ее наиболее уязвимые мес-

та. Полученные в ходе исследований

результаты по снижению потерь

питьевой воды позволят выработать

соответствующие мероприятия по

санации водопродной сети и эффек-

тивному управлению ею.

Перспективы и эффекты

от совместной работы

Хорошими предпосылками успеш-

ной работы над проектами явля-

ются контакты с университетами и

научно-исслодовательскими инсти-

тутами, установленные в процессе

работы по проекту Волга-Рейн. Эти

хорошо налаженные связи с россий-

скими учеными будут использованы

в ходе реализации запланированно-

го совместного российско-германс-

кого комплексного проекта. Помимо

этого появится дополнительная воз-

можность налаживания научных

и деловых контактов с другими на-

учными институтами и организа-

циями, привлекаемыми для работы

над проектами CABRI и UNESCO,

которые разрабатываются и коор-

динируются в настоящее время Ин-

ститутом воды и водных объектов

Университета Карлсруэ. Эти проек-

ты также направлены на решение

проблемы управления экологичес-

кими рисками.

С целью успешного практичес-

кого внедрения передовых тех-

нологий намечено привлечение к

партнерству представителей раз-

личных фирм и промышленных

предприятий как из России, так и

из Германии.

Достижения и использование

результатов разработок

Собранные в процессе работы над

проектом Волга-Рейн многочислен-

ные данные, разработанные модели,

накопленный опыт и установленные

научные контакты, а также хорошо

согласованные между участниками

проектов цели и задачи позволят

ГИДРОТЕХНИКАГидросооружения 3/2009

обеспечить успех будущему комп-

лексному проекту. Особое значение

при этом имеет поддержка и согла-

сованные действия со стороны рос-

сийских партнеров и ведомств с тем,

чтобы достичь наибольшего эффек-

та при воплощении результатов в во-

дохозяйственную практику России.

Предварительные переговоры уже

показали, что у российской стороны

имеется большой интерес к инно-

вационным технологиям, которые

будут получены в запланированных

проектах.

Интегрированное управление

водными ресурсами позволит оце-

нить влияние на речную систему

энергетических и водохозяйствен-

ных мероприятий и облегчить при-

нятие объективных решений. Это,

в свою очередь, обеспечит возмож-

ность разработки соответствую-

щих долгосрочных стратегий для

управления водными ресурсами и

достижения положительного эко-

номического эффекта. Таким обра-

зом, будет достигнуто равномерное

развитие в экономической, соци-

альной и экологической сферах в

таких крупных хозяйственно-эко-

номических регионах, как Москва

и Верхняя Волга. Это справедливо

и для критических ситуаций, та-

ких как, например, авария элект-

роснабжения в мае 2005 г. Причем

основная польза интегрированного

управления состоит в недопущении

или уменьшении степени ущербов в

наиболее уязвимых системах. В це-

лом интегрированное управление

водными ресурсами может явить-

ся существенным вкладом в устой-

чивое развитие регионов Москвы,

Нижнего Новгорода и других об-

ластей водосборов Волги и Оки.

Автор

Professor Dr.-Ing. Rolf Krohmer

Institut fuer Wasser und Gewaesserentwicklung

Universitaet Karlsruhe

Kaiserstrasse 12

76131 Karlsruhe

Rolf.Krohmer@iwg.uka.de

ГИДРОТЕХНИКА Гидросооружения 3/2009

• Hydrology, Sustainable Water

Resources Planning, River Basin

Management

• Coastal Areas & Climate Change

Impacts

• Environmental & Social Aspects

• Flood & Drought Mitigation

• Innovation in Dam Construction

• Dam Safety, Maintenance &

Rehabilitation

• Downstream & Estuary Works

• Financial Aspect & Cost Reduction

of Dam Investment

• Advanced Construction Materials

• Computational Modelling of Dams &

Structures

• Advanced Structural Engineering

• Geotechnics & Foundation Treatment

INTERNATIONAL

SYMPOSIUM

“Dams and Sustainable

Water Resources

Development”

MAIN TOPICS

МЕЖДУНАРДНЫЙ

СИМПОЗИУМ

«Плотины и

рациональное развитие

водных ресурсов»

ГЛАВНЫЕ ТЕМЫ

• Гидрология, рациональное использо-

вание водных ресурсов, водохозяйс-

твенные мероприятия в бассейнах рек

• Прибрежные зоны и влияния

климатических изменений

• Экологические и социальные аспекты

• Противопаводковые мероприятия

и преодоление засухи

• Инновации в строительстве плотин

• Повышение надежности

и реконструкция плотин

• Работы на нижнем бьефе и в устье рек

• Финансовые вопросы и сокращение

расходов при строительстве плотин

• Новейшие строительные материалы

• Компьютерное моделирование

плотин и сооружений

• Прогрессивные технические решения

• Геотехника и реконструкция

оснований

ГИДРОТЕХНИКАГидросооружения 3/2009

• Hydropower Construction &

Equipment

• Optimum Exploitation

of Reservoirs

• Sedimentation Management

• Irrigation & Drainage, Water

System Management

• Urban, Industrial & Rural

Water Supply

• Pumps & Hydraulic Equipments

• Education Tools & Capacity

Promotion of Hydro Engineers

PAPERS FORM

Papers are written in English or French

according to the ICOLD guidelines.

Please see the “New guidelindes for the

Preparation of Papers Submitted

to ICOLD Congress” at this 78

ICOLD

Meeting website or at the page

PAPERS SUBMISSION

Deadline for abstracts submission:

October 31st , 2009

Acceptance notification:

November 15th , 2009

Deadline for complete papers’ submission:

February 28th , 2010

ФОРМАТ ДОКУМЕНТОВ

Документы должны быть предоставлены на

английском или французском языках в соот-

ветствии с требованиями СИГБ.

Пожалуйста, ознакомьтесь с документом

«Новые требования по подготовке докумен-

тов, предоставляемых на Конгресс СИГБ» на

сайте 78-го ежегодного собрания:

ПОДАЧА ДОКУМЕНТОВ

Последний срок подачи аннотаций:

31 октября 2009 г.

Извещение о принятии: 15 ноября 2009 г.

Последний срок подачи полных текстов:

28 февраля 2010 г.

Editorial Office / Редакция

VNCOLD Office

#10, ngo 95 Chua Boc Str., Dong Da, Hanoi, VIETNAM

E-mai: vncold@vncold.vn Fax: +84 4 35369142

• Гидроэнергетика, строительство

и оборудование

• Оптимальное использование

водохранилищ

• Регулирование седиментации

• Орошение, осушение, управление

водным хозяйством

• Городское, промышленное

и сельскохозяйственное водоснабжение

• Насосы и гидравлическое оборудование

• Подготовка и переподготовка

инженеров

http://www.vncold.vn/En/Web/Content.aspx?distid=469

ГИДРОТЕХНИКА Гидросооружения 3/2009

Шматов М. Е.

Лифт на реке

Когда покидаешь водоворот ожив-

ленных берлинских улиц и влива-

ешься в стройный поток машин на

автомагистрали, охватывает ощу-

щение, что тебя подхватил и понес

по своему течению поток несконча-

емой энергии. Вместо хаоса и суеты,

часто присущих подобным явлени-

ям в России, тут правит порядок, и

царят четкие правила. Поэтому не

вызывает никакого сомнения то, что

каждый движется по своему мар-

шруту, вливаясь и покидая поток в

четко согласованных местах и сле-

дуя своей намеченной цели.

Наша цель – увидеть лифт для

кораблей, один из крупнейших в

мире, построенный более полувека

назад и активно эксплуатируемый

сегодня.

Поэтому мы, аккуратно отмерив

необходимые километры по авто-

бану, свернули на не менее ровную

и ухоженную местную магистраль,

затем – на узкую деревенскую

дорогу (все с тем же асфальтовым

покрытием и выдержанным про-

филированием, несмотря на свою

«второстепенность»), и вот, наконец,

впереди мы увидели долгожданный

указатель с наименованием нашего

объекта. После поворота и въезда в

деревню дорога словно упирается

в мощное, грандиозное, но весьма

изящное инженерное сооружение.

Мы стоим у подножия этого «гру-

зового лифта», построенного на са-

мом большом перепаде высот (36 м)

канала Одер – Хавель, идущего из

Одера в направлении Берлина, и на-

слаждаемся видом на техническое

сооружение. Судоподъемник с лег-

костью «заглатывает» суденышки и

также непринужденно поднимает

или опускает их из одного бьефа в

другой. Средняя скорость подъема

12 см/сек позволяет преодолеть этот

перепад всего за 5 минут. Для про-

хода одному судну достаточно всего

лишь 20 минут с учетом времени ма-

невра на вход и выход.

Давайте знакомиться!

Если рассматривать последова-

тельно все этапы подъема судна, то

их можно представить следующим

образом:

• Исходная позиция: лоток нахо-

дится в крайнем нижнем рабочем

положении и прочно соединен с

бьефом канала. По сути, он сам

является частью канала. Ворота

лотка и восточные ворота подпор-

ного сооружения открыты, судно

находится в исходном положении.

• Капитан судна, заранее опове-

щенный по радио о том, что его

судно будет поднято, получает

зеленый сигнал семафора. Он

снимается с исходной позиции,

входит в лоток и швартуется.

• Как только волны, возника-

ющие на поверхности воды при

движении судна, успокоятся, опе-

ратор лотка нажатием кнопки

перекрывает ворота лотка и водо-

подпорного сооружения.

• Вода, находящаяся между створ-

ками ворот лотка и водоподпорного

сооружения, выпускается.

• Уплотнительная рама, обеспе-

чивающая герметичное соеди-

нение между каналом и лотком

судоподъемника, возвращается в

береговое положение.

• Механическая блокировка

между лотком и берегом отключа-

ется. Теперь лоток свободно подве-

шен на тросах и готов к подъему.

• Включается трансформатор,

напряжение постоянного тока

постепенно достигает необходи-

мой рабочей величины.

• После включения звукового

сигнала лоток начинает подни-

маться. Время подъема составля-

ет 5 минут. В этот момент опера-

тор лотка переходит с восточного

пульта управления на западный.

Шматов М. Е. – инженер, директор Европейского

Технического Института, член Российского национального

комитета по большим плотинам

В мае 2009 г. Европейский Технический Институт организовал семинар для специалистов-гид-

ротехников в рамках выставки «Вода Берлин». Насыщенная научно-практическая программа

была наполнена не только выступлениями и дискуссиями, но и запоминающимися поездками

на объекты, одним из которых был крупнейший в Европе судоподъемник в местечке Нидерфи-

нов в 30 км от столицы Германии.

ГИДРОТЕХНИКАГидросооружения 3/2009

• Лоток останавливается автома-

тически с помощью измерителя

уровня воды, достигнув верхнего

положения.

• Лоток механически закрепля-

ется на верхнем замке канала так,

что уже не может свободно дви-

гаться.

• Верхняя уплотнительная рама

подводится к лотку и накладыва-

ется на него.

• Зазор между верхними ворота-

ми водоподпорного сооружения и

лотка наполняется водой.

• Первые и вторые ворота подни-

маются, и лоток становится час-

тью бьефа водораздела.

Судну дают зеленый свет, оно от-

швартовывается и уходит. Процесс

завершен.

При шлюзовании вниз процесс

идет в обратном порядке. При шлю-

зовании колонны барж, общая дли-

на которых превышает длину лотка,

существуют особенности. Напри-

мер, колонна разбивается, буксир-

толкач выходит из лотка задним

ходом, поднятые наверх баржи, не

имеющие собственного двигателя,

механически вытягиваются из лот-

ка на канате.

Конструктивные решения

Сложные геологические условия

позволили проектировщикам отыс-

кать для строительства всего один

пригодный участок на откосе. Что-

бы достичь плотных слоев песка,

способных удерживать нагрузку,

пришлось с помощью сжатого воз-

духа забить девять несущих опор со-

оружения на глубину более 20 м.

Для приема лотка при достиже-

нии им крайнего верхнего положе-

ния на нижнем уровне воды необ-

ходимо было соорудить бетонную

ванну, дно которой одновременно

послужило главным фундаментом

всей конструкции подъемника.

Камера лотка уходит на глубину

залегания грунтовых вод, поэтому

задача заключалась в том, чтобы

построить герметичную бетонную

ванну глубиной 7,90 м. В соответс-

твии с размером несущей конструк-

ции ее длина должна составлять

97,65 м, а ширина 29,10 м. Толщина

плиты фундамента – 4 м.

До глубины 12 м от уровня земли

строительство велось открытым спо-

собом с понижением уровня грунто-

вых вод. Всего лишь два с половиной

года спустя, в 1929 г., строительство

фундамента было завершено.

Стальные конструкции

Стальные конструкции подъемника

можно разделить на 4 вида:

1. лоток для судов;

2. стальной каркас;

3. конструкции водоподпорного

сооружения ;

4. акведук.

Лоток для судов – это подвижная

часть подъемника. В нем находятся

суда во время подъема или спуска.

Его длина - 85 м, ширина – 12 м, глу-

бина – 2,5 м. Глубину можно варьи-

ровать на 0,65 м.

Рис. 1: Участок трансъевропейской системы водных путей,

канал Хавель-Одер

Рис. 2:

Судоподъемник Нидерфинов (вид сбоку)

Трансъевропеская

система водных путей

Канал

Хавель-Одер

Эберсвальде

Ораниенбург

Маг

дебург

Берлин

Хавель

Хоэнзатен

Бад-Фраенвальде

Одер

Штеттин

Новый судоподъемник

Нидерфинов

ГИДРОТЕХНИКА Гидросооружения 3/2009

находятся подъемные ворота, за-

крывающие нижнюю часть бьефа

канала, и запорные механизмы су-

доподъемного лотка c приводом.

Общая высота судоподъемника

составляет 60 м, длина 94 м, шири-

на 27 м. Он построен из стали мар-

ки St 37. Стальной каркас сооруже-

ния устанавливался с 17.02.1931 г.

по весну 1932 г. с помощью спе-

циального козлового крана. Де-

тали доставлялись в основном по

железной дороге до Нидерфинов,

а далее – железнодорожным па-

ромом по каналу Финов. Естес-

твенно, все детали соединялись

методом клепки. Прилегающий

акведук длиной 157 м соединяет

судоподъемник с верхним бье-

фом канала. Лоток имеет ширину

водной поверхности 28 м (общая

ширина 34 м) и глубину воды 3 м.

Основная нагрузка от акведука

переносится через средние опоры

на прочное основание. Фундамент

опор, находящийся на расстоянии

37 м от подъемника, пришлось ус-

танавливать на той же глубине, что

и фундамент для опор подъемни-

ка. Благодаря своей подвижности

«качательные» опоры позволяют

компенсировать изменения раз-

меров стальной конструкции под

воздействием перепадов темпера-

туры. Решить эту проблему помо-

гают также два герметичных тем-

пературных шва.

Ворота

Ворота лотка и бьефа сконструи-

рованы как подъемные. Каждое

из двух ворот лотка имеет ширину

12,5 м и высоту 3,50 м. Ворота за-

крывают лоток с обеих сторон. На

верхнем и нижнем бьефах канала

также находятся ворота, закрыва-

ющие соответственно верхний и

нижний бьефы канала. Вес ворот

лотка составляет около 23 т. Воро-

та бьефа имеют такую же ширину.

Правда, они чуть выше, чем ворота

лотка, а значит, немного тяжелее.

Корпус ворот состоит из сталь-

ной профильной конструкции, к ко-

торой со стороны бьефа приклепан

стальной лист. Совсем недавно во-

рота лотка были заменены на свар-

ную конструкцию. Противовесы

ворот закреплены на тросах. Чтобы

не допустить зазора при закрыва-

нии ворот, предусмотрен допол-

нительный груз весом 1т. Второй,

подъемный трос связывает ворота

с приводом, производящим подъем

и опускание. Ворота уплотняются

U-образной резиновой прижимной

планкой, проходящей по перимет-

ру. Необходимый прижим резины

обеспечивается давлением воды на

ворота. Перед воротами бьефа на-

ходятся деревянные боковые бал-

ки-амортизаторы, защищающие во-

рота от ударов входящих судов. На

случай внезапного отказа или необ-

ходимости ремонта ворот верхнего

бьефа в трех метрах от них установ-

лены большие ремонтные ворота.

Они служат также как заграждение

при очистке или ремонте подводной

части сооружений верхнего бьефа.

Еще одни ворота находятся в верх-

ней гавани, в конце акведука. Они

служат для осушения акведука при

проведении обследования, техни-

ческого обслуживания и ремонта, а

также для аварийного перекрытия

при возникновении протекания ак-

ведука или участка русла канала.

Управление воротами может осу-

ществляться дистанционно. Эти во-

рота были изготовлены непосредс-

твенно на объекте как отдельное

сооружение.

Внешние гавани

Длина верхней гавани составляет

1200 м, ширина водной поверхнос-

ти 66 м, ширина дна 35,60 м. Этих

размеров достаточно, чтобы обес-

печить место стоянки и свободу

маневра четырем судам. Ширина

водной поверхности нижней гава-

ни 68,80 м, ширина дна 41 м. Рань-

ше в обеих внешних гаванях суда

без собственного двигателя бук-

сировались только электрическим

локомотивом. В целях перехода с

режима буксировки на режим тол-

кания были разработаны новые

модификации буксирных локо-

мотивов. Теперь баржи без собс-

твенных двигателей вытягиваются

канатной лебедкой, а заводят их в

гавань с помощью буксира-толка-

ча. Верхняя гавань, швартовочные

тумбы, участок входа и подпоры

Вес лотка, наполненного водой,

составляет 4.300 т. Стальная конс-

трукция установлена вдоль лотка.

На нее опирается машинный зал,

вмещающий 64 канатных шкива,

расположенных по обеим сторо-

нам, диаметром по 3,50 м каждый.

На шкивах перекинуты плетеные

стальные тросы, удерживающие и

лоток, и его противовесы. 192 бе-

тонных противовеса (по 21 т каж-

дый) связаны с лотком 192-мя тро-

сами диаметром по 52 мм. Длина

одного троса составляет 56,70 м.

Остальные 64 троса соединены с

ведущей рамой противовесов и вы-

держивают нагрузку по 4 т каждый.

На стальном каркасе закреплены

штанги с винтовой нарезкой, несу-

щие дополнительную нагрузку при

перегрузке противовесов в случае

слишком большого веса судоподъ-

емного лотка. На стальном каркасе

крепятся также ведущие зубчатые

опоры и направляющие, по кото-

рым лоток движется вверх и вниз.

С западной стороны на каркасе

укреплены подъемные ворота, пе-

рекрывающие вход с верхнего во-

дораздела в подъемное устройство,

а также все вспомогательные меха-

низмы, необходимые для соедине-

ния лотка. В поперечном сечении

каркас состоит из двухшарнирных

рам, две из которых закреплены бо-

ковыми распорками. В продольном

сечении видны восемь двухшар-

нирных рам. Две из них соединены

с помощью продольных перевязок

(на внутренней и внешней стенах)

с внутренней двойной рамой. Обе

башни в середине судоподъемни-

ка соединены с помощью особых

балок со средней башней, распо-

ложенной вдоль судоподъемника,

и выполняющей также функцию

несущей конструкции.

Две другие рамные конструк-

ции образуют связанную со сред-

ней башней западную башню,

способную перемещаться в про-

дольном направлении. Еще две

двухшарнирные рамы образуют

восточную башню, прочно связан-

ную со средней башней опорами

канатных шкивов. Рядом со сталь-

ным каркасом со стороны нижнего

бьефа расположена самостоятель-

ная часть сооружения, в которой