THE CURRENT STATE OF HYDRAULIC STRUCTURES OF YAKUTIA CENTRAL REGIONS’ AGRICULTURAL WATER SUPPLY OBJECTS (ON EXAMPLE OF THE AGRICULTURAL WATER SUPPLY HYDRAULIC STRUCTURES OF THE SAKHA REPUBLIC STATE BASIN AUTHORITY «UPRMELIOVODKHOZ»)
Rubrics: TECHNICAL SCIENCE
Authors:
1.
Office of Land Reclamation and Agricultural Water Supply of the Ministry of Agriculture and Food Policy of the Sakha Republic (Yakutia)
Russian Federation
Russian Federation
2.
Omskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet
Type:
Article
Pages:
from 49
to 54
Status:
Published
Received:
25.04.2018
Accepted:
25.04.2018
Published:
25.04.2018
Subject area:
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
Language:
Russian
Keywords:
hydraulic structures of agricultural water supply, water service of settlements, low-pressure ground dams, Yakutia central regions, safe operation, climate warming, temperature conditions of reservoirs, frost actions.
Abstract (English):
The article covers the results of research of the current state of agricultural water supply objects’ hydraulic structures of Yakutia central regions. The mentioned territory belongs to those with acute lack of water resources, which has always been a restraining factor of agricultural production development. To solve this problem, the systems of hydraulic structures were built along the minor rivers in the 80s of the last century. These structures provided water to all the settlements of Central Yakutia. The named objects are of great value for providing process and drinking water and also for productive microclimate of settlements. Building of all hydraulic constructions used the principle of building with preservation of maintenance soil of constructions in a frozen state. The majority of hydraulic dams are of great technology generated risk because of their closeness to the settlements and their cascaded arrangement on river-valleys. To study the problem, we held cameralistic and field investigation of engineering status of constructions and volumes of operation events’ program financing. The research results showed that as of today, the majority of hydraulic constructions require new approaches on safe operation, aside from urgent reconstruction and repair works. The new approaches are due to the change of natural and climatic conditions and harm of earthmoving animals that causes reduction of constructions’ safety level. Safe operation of constructions require the need to reconsider the parameters of the operational events’ program financing in view of climate warming, harm of earthmoving animals and other factors. On the results of research, we propose recommendations on further safe operation.
The article covers the results of research of the current state of agricultural water supply objects’ hydraulic structures of Yakutia central regions. The mentioned territory belongs to those with acute lack of water resources, which has always been a restraining factor of agricultural production development. To solve this problem, the systems of hydraulic structures were built along the minor rivers in the 80s of the last century. These structures provided water to all the settlements of Central Yakutia. The named objects are of great value for providing process and drinking water and also for productive microclimate of settlements. Building of all hydraulic constructions used the principle of building with preservation of maintenance soil of constructions in a frozen state. The majority of hydraulic dams are of great technology generated risk because of their closeness to the settlements and their cascaded arrangement on river-valleys. To study the problem, we held cameralistic and field investigation of engineering status of constructions and volumes of operation events’ program financing. The research results showed that as of today, the majority of hydraulic constructions require new approaches on safe operation, aside from urgent reconstruction and repair works. The new approaches are due to the change of natural and climatic conditions and harm of earthmoving animals that causes reduction of constructions’ safety level. Safe operation of constructions require the need to reconsider the parameters of the operational events’ program financing in view of climate warming, harm of earthmoving animals and other factors. On the results of research, we propose recommendations on further safe operation.
Keywords:
hydraulic structures of agricultural water supply, water service of settlements, low-pressure ground dams, Yakutia central regions, safe operation, climate warming, temperature conditions of reservoirs, frost actions.
hydraulic structures of agricultural water supply, water service of settlements, low-pressure ground dams, Yakutia central regions, safe operation, climate warming, temperature conditions of reservoirs, frost actions.
Положительная рецензия представлена А. И. Барашковой, доктором биологических наук, старшим научным сотрудником Якутского научно-исследовательского института сельского хозяйства. введение. Сегодня в Центральной зоне Яку- тии проживает 180 984 человека сельского населе- ния, т. е. 19 % от всего населения Республики Саха (Якутия) (959 689 человек), но вместе с тем содер- жится крупного рогатого скота 117 625 голов, т. е. 62 % (188 454 голов), лошадей 113 991, т. е. 62 % (183 889 голов) от всех имеющихся в республике [1-2]. Данная территория орогидрографически не обеспечена качественным и достаточным количе- ством воды как питьевого, так и хозяйственно-тех- нического назначения. Планомерные работы по ре- шению этой острой проблемы начались в 70-80-е гг. ХХ столетия путем организации единой системы гидротехнических сооружений вдоль малых рек для накопления воды в водохранилищах, обеспечиваю- щих водой практически все населенные пункты [3]. Опасным моментом для гидротехнических сооруже- ний является весеннее половодье и наводнения, фор- мируемые летними затяжными дождями (дождевые паводки). В такие периоды нагрузки на сооружения многократно возрастают. Главной опасностью яв- ляется затопление населенных пунктов в случае их прорыва, разрушения. Нормы безопасной эксплуатации гидротехниче- ских сооружений (далее - ГТС) во исполнение поло- жений Федерального закона «О безопасности ГТС» [4] отражены в Требованиях к содержанию правил эксплуатации гидротехнических сооружений [5] и Своде Правил 58.13330.2012 [6], которые устанав- ливают структуру и состав правил эксплуатации, требования, правила и нормы обеспечения безопас- ности ГТС при эксплуатации и предназначены для оценки их технического состояния и обеспечения безаварийной работы. Вопросы влияния темпера- турного режима водохранилищ на гидротехнические сооружения, требования к эксплуатации сооружений в условиях Севера отражены в работах С. П. Готов- цева, И. И. Сыромятникова, М. И. Лоскина [3, 7], Р. В. Чжан [8, 9]. Вопросы организации эксплуатации ГТС на многолетнемерзлых грунтах наиболее фун- даментально изложены в Рекомендациях по проекти- рованию и строительству низконапорных гидроузлов криолитозоны Якутии [10]. Авторами изложены ос- новные нормативные требования к организации экс- плуатации и геокриологического мониторинга ГТС в криолитозоне. Однако изменение природно-кли- матических условий в последние годы, повлекшее изменение водности водохранилищ, мерзлотного со- стояния тел и основания грунтовых насыпных пло- тин требуют более детального изучения современно- го состояния ГТС. цель и методика исследований. С учетом клима- тических, геологических, гидрогеологических условий и других особенностей Центральной зоны Якутии для безопасной эксплуатации ГТС возникает необходимость в совершенствовании методов безопасной экс- плуатации ГТС в зависимости от класса сооружений [11]. В связи с этим в соответствии с положениями [6] ставилась цель изучить современное состояние гидро- технических сооружений объектов сельскохозяйствен- ного водоснабжения Центральной зоны Якутии. результаты исследования. Исследования выпол- нялись в 2016-2017 гг. на ГТС объектов сельскохозяй- ственного водоснабжения, находящихся в оператив- ном управлении ГБУ «Управление по мелиорации зе- мель и сельскохозяйственному водоснабжению» Ми- нистерства сельского хозяйства и продовольственной политики Республики Саха (Якутия); далее - ГБУ «Упрмелиоводхоз» МСХиПП РС (Я). На 1 января 2018 г. в оперативном управлении ГБУ «Упрмели- оводхоз» МСХиПП РС (Я) находилось 190 ГТС во- дохранилищ, которые обеспечивают технической и питьевой водой, а также благоприятным микрокли- матом 73 наслегов в десяти улусах республики. Объ- ем накопленной воды в водохранилищах: девять во- дохранилищ объемом более 5 млн м3, 120 - объемом от 1 до 5 млн м3, 61 - объемом менее 1 млн м3. Напор на водоподпорных сооружениях от 1 до 4 м. В соот- ветствии с критериями [11] являются гидротехни- ческими сооружениями IV класса. Водопропускные сооружения автоматического действия, состоящие из низконапорных насыпных грунтовых плотин, от- крытых, трубчатых водовыпускных и сифонных, а также естественных по рельефам территорий водо- сбросов. При этом из них только 23 (12 %) имеют во- допропускные сооружения капитального характера, остальные построены хозяйственным способом без проектно-сметной документации и в водные годы подвержены большому риску разрушения, представ- ляют реальную угрозу нижерасположенным объек- там народного хозяйства и населенным пунктам. Все эти объекты имеют большое значение в водообеспе- чении населенных пунктов хозяйственно-бытовой и технической водой. Следует отметить, что большин- ство сооружений эксплуатируются более 30-40 лет, следовательно, срок службы подходит к критиче- скому пределу. Особое значение обеспечение без- опасности ГТС имеет после аварий на сооружениях Сири-Холлогос Чурапчинского улуса в 2014 г., Усун- Эбэ Таттинского улуса в 2015 г. В зонах риска толь- ко крупных водохранилищ (объемом более 5 млн м3) расположено 11 населенных пунктов. Надзор за без- опасностью ГТС возложен на Ленское управление Ростехнадзора. Из общего числа ГТС, поднадзор- ных Ленскому управлению Ростехнадзора, проде- кларированы и включены в Российский регистр три потенциально опасных сооружения (Матта Горного улуса, 7-й км Маганского тракта г. Якутска и Куога- лы Чурапчинского улуса), на остальных декларации отсутствуют. На основании проведенных нами натурных и ка- меральных исследований выявлено, что за последние 30-40 лет в Центральной зоне Якутии средняя годо- вая температура воздуха повысилась на 2,0-2,5 °С [12]. В результате этого в Центральной Якутии про- исходит деградация пород ледового комплекса, из- за чего активизируются термоденудационные про- цессы. По берегам практически всех водохранилищ активизировались криогенные процессы, такие как термокарст, термоэрозионные просадки (овраги), сплывы и сползание грунтов. Установлено, что осо- бо опасными элементами являются зоны примыка- ния плотин к элементам долин и участки водосброса сооружений. На гребнях и откосах грунтовых плотин местами образовались колодцы и провалы, которые обычно способствуют резкой активизации эрозион- ных процессов при прохождении сильных ливневых дождей. На многих водохранилищах в результате активизации криогенных процессов происходит раз- рушение береговых линий и расширение их аквато- рий. Также на большинстве обследованных грунто- вых плотин выявлены ондатровые (мускусная кры- са) хатки. Основной проблемой является то, что вход в хатку расположен под водой и снаружи не виден, а гнездовая камера находится выше уровня воды, тем самым внутри грунтовой плотины создается полое пространство, невидимое снаружи, которое при из- менении уровней воды в водохранилище создает ре- альную угрозу разрушения сооружения. В части технического состояния сооружений: в связи с выходом из хозяйственного оборота и нахождением в нерабочем состоянии (разрушены, размыты и т. д.) подлежат ликвидации (списанию) 15 объектов (8 % от общего количества); в связи с потребностью в устройстве водорегу- лирующих сооружений, конструкций по 12 объектам (7 %) необходима реконструкция сооружений (тех- ническое перевооружение). Ориентировочная стои- мость - 140 млн руб.; для обеспечения безаварийной работы гидро- технических сооружений (пропуска паводковых вод) по 36 объектам (19 %) на момент обследования не- обходимо проведение капитального ремонта. Ориен- тировочная стоимость - 280 млн руб.; 83 объекта (44 %) требуют проведения текущего ремонта. Ориентировочная стоимость - 70 млн руб.; 44 объекта (24 %) находятся в удовлетворитель- ном состоянии; грунтовые плотины Заозерная, Ынах куелэ, Ип- подромная, Строда и Ылдьаа Куелэ в Нерюктяинском наслеге Мегино-Кангаласского улуса используются под муниципальные автодороги; ГТС водохранилища Нидьили Арыктахского на- слега Кобяйского улуса используется для регулиро- вания водного режима особо охраняемого природно- го объекта озера Нидьили. Наиболее возможную опасность населенным пун- ктам по месту расположения и техническому состо- янию представляют 33 объекта (18 %), по которым необходимо проведение работ по реконструкции и капитальному ремонту для гарантированного обе- спечения их безопасной эксплуатации в соответ- ствии с требованиями ФЗ № 117-ФЗ [4]. Потребность в финансовых средствах, как видно из вышеуказанных итогов обследований, на рекон- струкцию, текущий и капитальный ремонты соору- жений без учета средств на ликвидацию (списание) ГТС составляет 490 млн руб., из них на неотложные работы по реконструкции и капитальному ремонту 33 объектов - 330 млн руб. Общий объем средств, предусмотренных в 2018 г. по подпрограмме «Разви- тие мелиорации сельскохозяйственных земель» ре- спубликанской целевой программы «Развитие сель- ского хозяйства и регулирование рынков сельско- хозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2012-2020 годы», составляет 232,863 млн руб. Из них затраты на эксплуатацию мелиоративных си- стем составляют 89,044 млн руб. (38 %), подачу воды по групповым водоводам - 62,362 млн руб. (27 %), культуртехнические работы - 48,247 млн руб. (21 %), безопасную эксплуатацию гидротехнических соору- жений объектов сельскохозяйственного водоснаб- жения - 31,403 млн руб. (13 %), комбинированное страхование ГТС и оказание услуг по обязательно- му страхованию гражданской ответственности - 1,805 млн руб. (0,8 %). Эксплуатационные мероприя- тия объектов сельскохозяйственного водоснабжения за последние пять лет, несмотря на ежегодное удоро- жание горюче-смазочных материалов, запасных ча- стей, коммунальных и других услуг, финансируются в сторону убывания. Дополнительно с 2016 г. в виде иных субсидий ежегодно предусматриваются сред- ства на проведение капитального ремонта ГТС в раз- мере 30 млн руб. [13]. Работы по реконструкции со- оружений, находящихся в оперативном управлении ГБУ «Упрмелиоводхоз» МСХиПП РС (Я), проводят- ся в рамках Инвестиционной программы Республики Саха (Якутия) через ГКУ «Дирекция строительства Министерства сельского хозяйства и продоволь- ственной политики Республики Саха (Якутия)». При этом необходимо иметь в виду, что за послед- ние пять лет не проведено ни одного мероприятия по реконструкции сооружений, т. е. при потребности в 330 млн руб. на неотложные работы по реконструк- ции и капитальному ремонту профинансировано все- го 60 млн руб. (18 %) на капитальный ремонт. В связи с продолжительной эксплуатацией и недо- статочными объемами финансирования происходит износ и разрушение основных конструкций сооруже- ний, создается высокая вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций, особенно при прохождении весеннего половодья и дождевых паводков. Рис. 1. Гидроузел «Матта» села Бердигестях Горного улуса Республики Саха (Якутия) во время весеннего половодья Fig. 1. Hydraulic node «Matta» in the village of Berdigests of the Mountainous ulus of the Republic of Sakha (Yakutia) during the spring high water Происшедшая в 1990-х гг. реорганизация структу- ры государственного управления водного хозяйства и мелиорации в Республике Саха (Якутия), разгосу- дарствление региональных проектных институтов и потеря в связи с этим части информационного мате- риала о водохозяйственных объектах негативно от- ражаются на организации работ по безопасной экс- плуатации ГТС. Специализированная техника эксплуатирующей организации составляет 43 единицы, в том числе автосамосвалов КАМАЗ - 6 единиц, бульдозеров марки Б-10, Шантуй - 10 единиц, экскаваторов мар- ки ЕТ-16, Хюндай - 24 единицы, фронтальных по- грузчиков - 2 единицы, автокран на базе автомоби- ля Урал - 1 единица. При этом необходимо учесть, что кроме двух автосамосвалов, семи бульдозеров, двух экскаваторов Хюндай и двух фронтальных по- грузчиков, 70 % имеющейся спецтехники выпущены в 1990 - начале 2000-х гг. Обеспеченность штатными единицами механизаторов составляет: автосамосва- лы - 100 %, бульдозеры - 5 %, экскаваторы - 70 %, погрузчики - 50 %, автокран - 100 %. Дефицит штат- ных единиц покрывается услугами аутсорсинга по ФЗ № 44-ФЗ «О контрактной системе в сфере заку- пок товаров, работ, услуг для обеспечения государ- ственных и муниципальных нужд», что отрицатель- но сказывается на качестве предоставляемых услуг и техническом состоянии спецтехники. выводы и предложения. Исходя из проведенных исследований в целях обеспечения безопасной экс- плуатации гидротехнических сооружений объектов сельскохозяйственного водоснабжения, снижения уровня негативного воздействия водных объектов вносим следующие предложения: эксплуатирующие организации должны неукос- нительно соблюдать нормативные требования по безопасной эксплуатации сооружений; следует пересмотреть подпрограмму «Разви- тие мелиорации сельскохозяйственных земель» Го- сударственной программы Республики Саха (Якутия) с учетом потребности финансового обеспечения в соответствии с действующими нормативными тре- бованиями по безопасной эксплуатации ГТС с еже- годным увеличением размера финансирования на ве- личину принятых дефляторов; сохранить выделение средств на финансирование капитального ремонта ГТС в виде иных субсидий; стоит рассмотреть возможность создания едино- го органа управления в области мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения на базе ГБУ «Упрмелиоводхоз» МСХиПП РС (Я) с делегирова- нием части полномочий исполнительной власти, с выделением в государственном бюджете РС (Я) финансирования в области мелиорации земель и сельскохозяйственного водоснабжения отдельной защищенной строкой, в том числе отдельного плана инвестиционной программы на реконструкцию, вос- становление и проведение капитального ремонта су- ществующих ГТС; в связи с внесением изменений в Федеральный закон № 117-ФЗ [4] нужно провести работы по пред- декларационному обследованию для уточнения клас- сификации ГТС в соответствии с критериями [11]; с учетом развития термоденудационных про- цессов в ближайшие годы требуется проведение работ по геокриологическому мониторингу гидро- узлов (температурный режим, криогенное строение и льдистость многолетнемерзлых пород, наличие фильтрации и др.) с заложением сети геотермиче- ских и пьезометрических скважин; необходимы усовершенствование и введение новых методов и способов безопасной эксплуатации для превентивной защиты сооружений от землерой- ных животных, интенсификации промерзания тела и основания грунтовых плотин; пересмотр объемов водохранилищ с учетом водопотребления населен- ных пунктов, экологической ситуации и гидрологи- ческого режима малых рек; водохранилища с гидротехническими соору- жениями, имеющие второстепенное значение для экономики и жизнедеятельности населения, а также используемые не по целевому назначению, долж- ны быть переданы муниципальным образованиям и иным органам исполнительной власти для целевого использования.
1. Srednegodovaya chislennost' naseleniya po municipal'nym obrazovaniyam na 01.01.2017 // Oficial'naya statistika territorial'nogo organa federal'noy sluzhby gosudarstvennoy statistiki po Respublike Saha (Yakutiya). Yakutsk, 2017. URL : http://sakha.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_ts/sakha/ru/statistics/population (data obrascheniya: 01.04.2018).
2. Pokazateli chislennosti skota, proizvodstva i otgruzki sel'skohozyaystvennoy produkcii v Respublike Saha (Yakutiya) na 01 yanvarya 2018 goda : stat. byul. № 10/19 Territorial'nogo organa federal'noy sluzhby gosudarstvennoy statistiki po Respublike Saha (Yakutiya). Yakutsk, 2018. S. 6-15.
3. Loskin M. I. Sostoyanie gidrotehnicheskih sooruzheniy ob'ektov sel'skohozyaystvennogo vodosnabzheniya Leno-Amginskogo mezhdurech'ya, postroennyh na ledovom komplekse v usloviyah potepleniya klimata // In- novacionnye podhody k problemam i perspektivam razvitiya APK v Respublike Saha (Yakutiya). Voronezh : Izdat-print, 2017. S. 281-290.
4. Federal'nyy zakon ot 21 iyulya 1997 g. № 117-FZ «O bezopasnosti gidrotehnicheskih sooruzheniy» (poslednyaya redakciya) // URL : http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_15265 (data obrascheniya: 27.03.2018).
5. Trebovaniya k soderzhaniyu pravil ekspluatacii gidrotehnicheskih sooruzheniy (za isklyucheniem sudo- hodnyh i portovyh gidrotehnicheskih sooruzheniy) : prikaz Federal'noy sluzhby po ekologicheskomu, teh- nologicheskomu i atomnomu nadzoru ot 2 oktyabrya 2015 g. № 395. M., 2015. 13 s.
6. SP 58.13330.2012 «Gidrotehnicheskie sooruzheniya. Osnovnye polozheniya». Aktualizirovannaya redakciya SNiP 33-01-2003. M., 2012. 47 s.
7. Syromyatnikov I. I., Gotovcev S. P., Loskin M. I. Uhudshenie sostoyaniya gidrotehnicheskih sooruzheniy central'noy Yakutii kak priznak global'nogo potepleniya klimata // Mat. XI Mezhdunar. simpoziuma po problemam inzhenernogo merzlotovedeniya. Magadan, 5-8 sentyabrya 2017 g. : tezisy dokl. Yakutsk : Izdatel'- stvo FGBUN Instituta merzlotovedeniya im. P. I. Mel'nikova SO RAN, 2017. S. 328-329.
8. Chzhan R. V. Geokriologicheskie principy raboty gruntovyh plotin v kriolitozone v usloviyah menyayusche- gosya klimata // Fundamental'nye issledovaniya. 2014. № 9. S. 288-296.
9. Chzhan R. V. Proektirovanie, stroitel'stvo i ekspluataciya gidrotehnicheskih sooruzheniy nizkogo napo- ra v kriolitozone (na primere Yakutii). Yakutsk : Izdatel'stvo Instituta merzlotovedeniya SO RAN, 2000. 160 s.
10. Nizkonapornye gidrozuly kriolitozony Yakutii: rekomendacii po proektirovaniyu i stroitel'stvu / FGBUN Institut merzlotovedeniya im. P. I. Mel'nikova SO RAN. Yakutsk : Izd-vo FGBUN Institut merz- lotovedeniya im. P. I. Mel'nikova SO RAN, 2012. S. 62-67.
11. Postanovlenie Pravitel'stva RF ot 2 noyabrya 2013 g. № 986 «O klassifikacii gidrotehnicheskih so- oruzheniy» // URL : http://base.garant.ru/70495114 (data obrascheniya: 27.03.2018).
12. Balobaev V. T., Skachkov Yu. B., Shendr N. I. Prognoz izmeneniya klimata i moschnosti merzlyh porod central'noy Yakutii do 2200 goda // Geografiya i prirodnye resursy. 2009. № 2. S. 50-56.
13. Plan rabot po ispolneniyu gosudarstvennogo zadaniya na 2018 god GBU «Upravlenie po melioracii zemel' i sel'skohozyaystvennomu vodosnabzheniyu» Ministerstva sel'skogo hozyaystva i prodovol'stvennoy politiki Respubliki Saha (Yakutiya) : prikaz GBU «Upravlenie po melioracii zemel' i sel'skohozyaystven- nomu vodosnabzheniyu» Ministerstva sel'skogo hozyaystva i prodovol'stvennoy politiki Respubliki Saha (Yakutiya) № 22-p ot 01.02.2018 // Rukovoditel' GBU «Upravlenie po melioracii zemel' i sel'skohozyay- stvennomu vodosnabzheniyu» Ministerstva sel'skogo hozyaystva i prodovol'stvennoy politiki Respubliki Saha (Yakutiya). 2018. 4 s.
