俄罗斯萨哈共和国典型寒区土渠监测与分析——以Dadaar和Shestakovskaya灌渠为例

鲁道夫·弗拉基米罗维奇·张 著；戴长雷，李卉玉，于 淼 译

(1. 俄罗斯科学院西伯利亚分院麦尔尼科夫冻土研究所，萨哈共和国 雅库茨克 677010； 2.黑龙江大学寒区地下水研究所，黑龙江 哈尔滨 150080；3.黑龙江大学 水利电力学院，黑龙江 哈尔滨 150080；4.黑龙江省寒地建筑科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

俄罗斯萨哈共和国典型寒区土渠监测与分析
——以Dadaar和Shestakovskaya灌渠为例

鲁道夫·弗拉基米罗维奇·张1著；戴长雷2,3，李卉玉2,4，于 淼2,3译

(1. 俄罗斯科学院西伯利亚分院麦尔尼科夫冻土研究所，萨哈共和国 雅库茨克 677010； 2.黑龙江大学寒区地下水研究所，黑龙江 哈尔滨 150080；3.黑龙江大学 水利电力学院，黑龙江 哈尔滨 150080；4.黑龙江省寒地建筑科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150080)

寒区土体河渠的研究对寒区土渠灌溉系统具有重要的影响，也对国家农业经济的发展具有重大的意义。通过对俄罗斯萨哈共和国典型寒区土渠监测与分析。对Khorobut、Khalaany、Dadaar和Shestakovskaya四个灌溉体系的观测研究结果分别进行论述与分析。在本文中主要讲述Dadaar和Shestakovskaya流域灌溉体系。指出：(1)Dadaar灌溉系统位于阿尔丹河右岸的Dadaar河流域，拥有很典型的寒区地质条件，它由一条14.4 km长的干渠、九条3 km长的支渠、三座木桥和一条3.2 km长的运输道路组成。(2)Shestakovskaya灌溉系统位于勒拿河的冲积平原的阶地之上，由防护堤和水调节结构构成。(3)对Dadaar和Shestakovskaya渠道变形特征进行分析，在季节性融化层上建造的渠道，其剖面图接近抛物线是合理的。

Dadaar灌渠；Shestakovskaya灌渠；地质条件；特征参数；萨哈(雅库特)共和国

文献[1]和文献[2]分别对Khorobut和Khalaany灌溉体系的观测研究结果进行论述与分析。本文主要论述Dadaar和Shestakovskaya灌溉系统的监测与分析结果。

1 Dadaar灌溉系统

Dadaar排水系统位于阿尔丹河右岸的Dadaar河流域，距克利斯特哈勒贾伊村4 km。根据俄罗斯萨哈共和国行政区域规划，该系统属于Okhlopkov Tomponsky地区的国营农场，总面积为206 hm2，其中190.4 hm2属于临海地区。该系统建于1981—1983年。区域布局如图1所示。

Dadaar灌溉系统在勒拿河右岸的中心区域，并且拥有很典型的地质条件。永久冻土层厚度500 m,温度为50 ℃左右。在许多热岩溶洼地湖泊里的冻土存在冰楔，深度在5～ 10 m[3]。1986年9月26日测得解冻深度为0.95 m。

排水区域位于第四纪沉积物中，其厚度为0.7 m的黑色泥炭层和1.6 m的黏土层，以及以下的沙卵石沉积物。土的工程特性见表1。

该系统包括以下结构：干渠长14.4 km，深1～2 m，底部宽4 m，坡度为2；九条3 km长的排水渠；三座木桥和一条3.2 km长的运输道路，路面宽6 m。

图1 对Dadaar排水系统的河道进行跟踪研究

取样位置土壤类型采样深度/m水分含量/%容重/(g·cm-3)土壤中植物残留/%0.50.5～0.250.25～0.10.1～0.050.05～0.010.01～0.0050.005现场(右岸)现场(左岸)右斜坡底部砂壤土泥炭砂壤土砂壤土0.250.500.751.00.0～0.60.6～0.70.0～0.40.4～0.50.5～0.750.0～0.050.05～0.100.1～0.20.3～0.449.234.531.932.970.395.172.729.725.116.324.420.422.41.211.68--0.52.46.926.412.434.737.319.816.08.026.98.7

图2和图3显示了干渠和支渠排水系统的景观照片和剖面图。由于运河底部是由泥炭砂组成，因此斜坡是稳定的。沿着泥炭砂沉积物的运河底部几乎没有摩擦阻力。必须注意的是，运河旁长满了杂草，并且稳定。正如图3中所看到的，剖面图某些地方的斜率不符合设计要求。

图2 Dadaar干渠的排水系统

图3 Dadaar支渠的排水系统

2 Shestakovskaya灌溉系统

2.1 Shestakovskaya灌溉系统地质条件

Shestakovskaya灌溉系统位于雅库茨克，在Khatassky国家农场的区域。主要的水调节结构与雅库茨克之间有一条15 km长的波克罗夫斯基高速公路。该项目是根据1975年“沃斯托克洛沃德科霍斯”雅库特分公司的项目成立的，目的是对雅库茨克市周围现有的湖泊、属于Yakutian计划委员会的75 hm2土地，以及国营农田进行灌溉。系统布局如图4所示。

图4 Shestakovskaya灌溉系统的布局

水源是舍斯塔果夫卡河，其在春天和夏天都有发生洪水的可能。春季百年一遇洪水的洪峰流量是9.57 m3/s，暴雨洪水百年一遇的洪峰流量是5.72 m3/s。在地质学上研究了leno - amginskoe interfluve的面积[4]。该系统位于勒拿河的冲积平原的阶地之上。

土壤的水分含量在17.5%～24.5%之间，堆积密度为1.72 g/cm3，在1 kg/cm3负荷下解冻后可能沉降46%。

1.2.4 生活护理 对病房进行定期的清洁与消毒，将室内温度与湿度控制在合适的范围之内，经常开窗通风，并保持被褥的清洁卫生，为患者营造一个安静、舒适的休息环境。

季节性解冻层中水分的含量为20.3%～34.9%，土壤密度为1.69～1.78 g/cm3。在1 kg/cm3负荷下解冻后沉降的范围是5%～11%。

该系统由防护堤和水调节结构两部分组成，水调节结构分为钢筋混凝土支护和土坝两部分，通过3条运河将水输送到雅库茨克湖和Zelenstroy盆地，然后排放到Shestakovka河进行灌溉。

2.2 Shestakovskaya灌溉系统特征参数监测与分析

下文将对出水口结构和土坝技术参数进行详细介绍，并在此基础上进行研究[5-6]。

为了保护“Stroitel”和“Energetic”的领土免受百年一遇的洪水影响，建立了防护堤坝。坝体最大高度3.3 m，顶部宽度3 m，湿坡率1.5，干坡率2.0。顶部6 m宽的大坝具有可变的湿坡率(1∶7～1∶3)，干坡率保持不变(1∶2)。在1∶3坡度由20 cm厚的砂砾混合料固定，大坝的顶部也用相同厚度的砂砾混合物固定。

Shestakovka河长225 m，底宽1.0 m，坡度1∶2，水下坡度0.0005，运河设计承载力3.2 m3/s。 整个运河建在洼地。

将Zelenstroy运河切割成300 m一段进行填充。 运河的主要参数与上述相同。顶部的土层宽度为3.0 m。从PC 0到PC 16的运河经过平台的底部并冲刷斜坡(图5)。从PC 16开始，运河从平台到东北方向，沿着河谷的沼泽地运行。

1985年，整个运河加深了。运河起始处平均深度为1.5 m，顶部为4 m，底部宽度为2 m，边坡比是1。到了中间段，运河的规模增大，顶部宽6 m，底部宽3 m，另外底部形成0.7 m宽，0.5 m深的沟槽侵蚀。在PC 17的区域，为了满足经济需要一个小堤坝被用来建造一个小型水库。在1986年6月12日进行观测时发现河流干枯，参数为顶部的宽度为5.6 m，底部为2.5 m，边坡比的范围是0.8～1.0，深度1.1 m。

图5 shestakovskaya供水系统排水渠

该地区的运河状况令人满意，因为那里没有加深沟槽侵蚀。解冻深度为0.75 m，运河后半段的深度增加，顶部宽度为4 m，底部平均深度为1.65 m。运河水深0.4 m，在水中解冻的深度为0.35 m。沟槽侵蚀加深导致地块30～40 m长的沉降，所有的应变都发生在右岸，因为开挖的土壤被放在岸坡上，明显加重了土壤的应力状态，并开始移动。 也有人指出，以上提到的过程，发生在Khorobut、Khalaany和Dadaar等典型系统。因为运河是在季节性融化层上建造的，其剖面接近抛物线，这是正常的，这在所有的系统中都是常见的。

3 结 论

(1)Dadaar灌溉系统处在临海地区，并且拥有很典型的寒区地质条件；排水区域位于第四纪沉积物中，排水系统包括一条14.4 km长的干渠、九条 3 km长的支渠、三座木桥和一条3.2 km长的运输道路组成。

(2)Shestakovskaya灌溉系统由防护堤和水调节结构两部分组成，对其所处的地质条件进行了分析；通过3条运河将水输送到雅库茨克湖和Zelenstroy盆地，然后排放到Shestakovka河进行灌溉。

(3)通过多年对Shestakovskaya流域灌溉渠道监测结果进行分析，特征参数发生改变，河流深度逐年加深；

(4)对Dadaar和Shestakovskaya渠道变形特征进行分析，因为渠道是在季节性融化层上建造的，其剖面接近抛物线是合理的。

[1] 鲁道夫·弗拉基米罗维奇·张，戴长雷，李卉玉.俄罗斯萨哈共和国典型寒区土渠监测与分析——以Khorobut灌渠为例[J].黑龙江水利，2017,3(9)：35-45.

[2] 鲁道夫·弗拉基米罗维奇·张戴长雷，李卉玉.俄罗斯萨哈共和国典型寒区土渠监测与分析——以阿姆金斯基地区斯特罗达州农场的Khalaany盆地灌溉系为例[J].黑龙江水利，2017,3(10)：26-32.

[3] Мельников П И. Геокриологическая карта Якутской АССР[M]. Москва: Наука. 1970.

[4] Мельников П И. О глубине промерзания верхней зоны земной коры на территории Якутской АССР [C]//Труды 2-го совещания по геотермическим исследованиям в СССР: Геотермические исследования и использование тепла Земли. Москва.: Наука, 1966. 110-111.

[5] Селеверстов А П. Опыт строительства низконапорных плотин мелиоративного назначения в Центральной Якутии // Проектирование плотин для оросительных мелиораций в Центральной Якутии[M]. Якутск: Якутское книжное изд-во, 1976: 14-32.

[6] Чжан Р В. Грунтовые плотины Якутии[M]. Якутск:Издательство Института Мерзлотоведения. 1983.

Russia Sakha Republic in monitoring and analysis of typical canal——Dadaar and Shestakovskaya irrigation channel as an example

Written by Rudolf Vladimirovich Zhang1；Translated by DAI Changlei2,3, LI Huiyu2,4, Yu Miao2,3

(1.MelnikovPermafrostInstituteSiberiaBranchoftheRussianAcademyofSciences,Yakutsk677010,Russia;2.InstituteofGroundwaterinColdRegion,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China;3.SchoolofHydraulic&Electric-power,HeilongjiangUniversity,Harbin150080,China;4.InstituteofArchitectureScienceinColdRegion,Heilongjiang,Harbin150080,China)

The study of the cold area has an important influence on the irrigation system in the cold area, and it is also of great significance to the development of the national agricultural economy. Through the monitoring and analysis of the canal in the typical cold areas of the Russian Republic of Saha (taking the Khorobut irrigation channel as an example). Below are given the observation results of 4 irrigation systems: the Khorobut, Khalaany, Dadaar and Shestakovskaya ones. In this paper, the Khorobut watershed irrigation system is mainly described .It points out: ①Dadaar is located in the Adan river basin irrigation system in the right bank of the river, with typical geological conditions, including a 14.4 km long trunk, nine 3km long branch, three bridges and a 3.2 km long run road;②Shestakovskaya irrigation system located in the Lena River alluvial plain of the second platforms, the dikes and water regulation structure;③It is reasonable to analyze the deformation characteristics of Dadaar and Shestakovskaya channels, if they are constructed on the seasonal melting layer, the section is close to the parabola.

Dadaar irrigation channel;Shestakovskaya irrigation channel;geological conditions;characteristic parameters; Saha (Yakutsk) Republic permafrost

S277

A

2096-0506(2017)11-0030-06

冻土工程国家重点实验室开放基金(SKLFSE201310)；黑龙江省水文局项目(2014230101000411)

鲁道夫·弗拉基米罗维奇·张(1941-)，男，俄罗斯萨哈共和国雅库茨克市人，教授，主要从事冻土工程和寒区水利工程相关方向的科研和教学工作。

译者简介：戴长雷(1978-)，男，山东郓城人，教授，主要从事寒区地下水及国际河流方向的教学和科研工作。E-mail：daichanglei@126.com。