Река Ница в Ирбите: промеры русла и мощность донных отложений

Русло в черте города захламлено. На обсохшем иле лежат автомобильные покрышки и бытовой мусор, в воде — топляк. Русло здесь узкое — от двадцати пяти до шестидесяти метров в ширину. Катамарану приходится часто разворачиваться, а дуги разворотов потом отбраковываются при обработке — в расчёт идут только прямые куски галсов.

Часть берегов заросла так, что подойти к воде можно не везде: линии уреза приходилось снимать оттуда, куда удавалось спуститься.

Шестого сентября работу на первом участке заканчивали уже в сумерках, при фонарях.

Ил не отделяется от дна обычным промером. Однолучевой эхолот на одной частоте вернёт одну линию — верх того, на чём стоит лодка. Сколько под этой линией рыхлых наносов и где начинается плотный грунт, из такой записи не узнать. А проекту расчистки нужно именно это: вынимать имеет смысл наносы, а не коренное дно.

Решение — две частоты сразу. Высокая, 191 килогерц, отражается от первой же границы, от верха ила. Низкая, 33 килогерца, проходит сквозь рыхлый осадок и возвращается глубже — от плотного основания. Промежуток между двумя отражениями и есть слой наносов.

Обе частоты работают в одном излучателе, по одной и той же точке дна, в одну и ту же секунду. Это не два прохода и не два прибора — поэтому разница между линиями не зависит ни от уровня воды, ни от того, насколько точно катамаран повторил линию галса.

На снимке экрана обработки видно обе линии сразу. Зелёная — поверхность донных отложений, её даёт высокая частота. Фиолетовый пунктир ниже — кровля плотного грунта по низкой частоте. В подписи под курсором: высокая частота показывает дно на 2,15 метра, низкая — на 2,49. Слой наносов лежит между ними.

Там, где линии сходятся почти вплотную, под катамараном плотное дно и вынимать нечего. Там, где между ними ровный зазор по всей записи, ил лежит сплошным чехлом.

Класс дна определён в каждой из 3 981 точки промера, а по классу назначена мощность отложений. Тёмное на схеме — мягкое дно с наибольшей мощностью, светлое — плотное дно, где наносов почти нет.

Толстый ил лежит пятнами: в заводях, за поворотами, у пологого берега — там, где скорость течения падает и взвесь успевает осесть. На стрежне и на перекатах плотный грунт выходит почти под воду. Сплошная выемка по всей площади участка здесь не оправдана — большая часть ковша пойдёт по коренному дну.

Объём по обследованному руслу — около двенадцати тысяч кубометров при средней мощности слоя десять сантиметров. Само по себе среднее мало о чём говорит: на плотном дне это три сантиметра, на мягком — двадцать с лишним.

Поэтому карта мощности важнее итоговой цифры. По ней видно, какие площади дают объём, а какие только увеличивают площадь разработки. Границы мягкого дна ложатся в проект как контуры первой очереди; отметка кровли плотного грунта — как нижний предел выемки, ниже которого копать нет смысла.

Оценка предварительная. Мощность назначена по классу отражения низкой частоты, а не измерена в каждой точке; она уточняется контрольными измерениями вехой и отбором проб донных отложений. Ожидаемый диапазон после уточнения — от одиннадцати до четырнадцати тысяч кубометров.

По каждому участку построена поверхность дна с изобатами — линиями равных глубин через 0,25 метра. Тёмно-синее — самые глубокие места, светлое — мелководье у берегов и отмели.

Русло на всех четырёх участках несимметричное: глубокая струя прижата к одному берегу, противоположный борт — пологая отмель. Расчищать имеет смысл именно отмели и заводи, где скорость течения падает и оседает ил, а не стрежень, который река промывает сама.

Профиль идёт от верхней границы первого участка вниз по течению на 6,76 километра. Отметки дна — от 48,62 до 58,06 метра в Балтийской системе высот, средняя 54,55.

Самое глубокое место — на 2,1 километра от начала оси. И это не одиночная точка: сплошным отрезком в 730 метров идут глубины больше пяти метров. Такая яма живёт своей жизнью, она не заносится и расчистки не требует, но её нельзя пропустить при расчёте пропускной способности русла и при выборе мест для работы техники.

Резкие подъёмы дна на профиле — перекаты, места, где русло сужается или подпирается. Между ними лежат плёсы с малыми скоростями, где ил и накапливается. Расчистка, назначенная без такого профиля, рискует попасть в участки, которые заносятся обратно за один паводок.

Высотная привязка промеров проверена независимым измерением. По берегам снято одиннадцать контрольных отметок уреза воды спутниковым приёмником на вехе; эти отметки сравнены с моделью водной поверхности, построенной по самим промерам.

Правило исключения объявлено заранее: точка не участвует в контроле, если она дальше двадцати метров от ближайшей линии модели — сравнивать её просто не с чем. Две точки оказались в 52 и 563 метрах и в расчёт не вошли. У девяти принятых это расстояние от 1,3 до 11,3 метра; промежуточных значений нет, и молча не выброшена ни одна точка.

Серым показаны отметки водной поверхности по всем промерам, красными точками — отсеянные выбросы, синей линией — медиана по отрезкам, красной — принятая модель уровня, чёрным — вершины линий уреза. Уровень падает вниз по течению с 58,91 до 58,45 метра; уклон водной поверхности 7,5 сантиметра на километр. Видно и место сбоя спутникового определения высоты около пикета 4000 — эти отметки в расчёт не пошли.

Допустимая средняя погрешность — треть сечения изобат, то есть 0,083 метра: уклоны дна в местах контроля от 3,8 до 15,5 градуса. Ни одно расхождение не вышло за предельное значение. Вторая, независимая проверка — насколько модель водной поверхности следует самим промерам: по всем 345 вершинам линий уреза средняя квадратическая погрешность 0,021 метра.

Стоит сказать и о том, чего этот контроль не проверяет. Он оценивает цепочку «спутниковая антенна — излучатель — уровень воды», то есть высотную привязку. Измеренную глубину и мощность донных отложений он не проверяет: для этого нужны контрольные измерения вехой прямо на дне.

Эхолот смотрит вниз, под себя. Он честно отвечает на два вопроса: какая тут глубина и сколько под лодкой рыхлого ила. Но он ничего не говорит о том, что лежит на дне между галсами, и совсем ничего — о берегах, мостах и проводах над водой.

Для проекта расчистки этого мало. Землесос работает не в чистой ванне: он тащит по дну всасывающий наконечник, подходит к берегу, разворачивается под мостом, проходит под линиями электропередачи. Всё, что мешает этим движениям, надо знать заранее — и по возможности убрать из воды до начала работ, а не после аварийной остановки.

Поэтому девятого сентября бригада вернулась на реку ещё на один день, уже с другими приборами: гидролокатором бокового обзора и мобильным лазерным сканером.

Соседние галсы перекрываются, и записи сшиваются в мозаику — сплошное изображение дна, положенное на карту вместе с городской застройкой на берегах. Дальше по этой картине читается всё сразу: где песчаные гряды, где промоины у опор, где под водой лежит что-то постороннее.

В середине кадра — тёмное кольцо с вытянутой тенью: выброшенная в реку автомобильная покрышка. Её видно на записи так же ясно, как камень или бревно, хотя эхолот в этом месте показал бы обычное ровное дно: покрышка лежит между промерными галсами и под лучом просто не оказалась.

Покрышками дело не ограничилось. По руслу нашлись металлические бочки и другой крупный мусор — обычная история для реки, которая двести лет течёт через город и мимо его задворков.

На облаке точек видно то, что на плане обычно рисуют по памяти: настил и перила пешеходного моста, каждая свая опор, тропа и спуск к воде, кромка берега, кусты и деревья над ней. Цвет здесь — высота: синее ниже, зелёное и жёлтое выше.

Это именно те объекты, вокруг которых потом строится технология работ. Где машина сможет подойти к воде, где встанет на берегу, где пройдёт с баржей, какой участок берега придётся освободить от кустарника.

Тот же мост в облаке точек, если смотреть на него с воды поперёк русла: пролёты, каждая опора и вода под ними в одних координатах. По такому виду свободная высота над водой берётся прямо измерением между точками, а не рулеткой с лодки.

Так же снят и вертикальный габарит под линиями электропередачи через реку. Для дноуглубительной машины это не праздный вопрос: у неё есть стрела, рама или мачта, и высота прохода под проводами определяет, дойдёт она своим ходом до участка или нет. Габариты по объекту сняты; конкретные значения — в материалах проектировщику.

Результат передан не картинками, а рабочими файлами, по которым объём можно пересчитать самостоятельно: цифровая модель поверхности донных отложений и цифровая модель кровли плотного грунта — 3 981 точка промера и 7 548 треугольников в каждой, карта мощности наносов, линии уреза и модель водной поверхности, ось русла с пикетажем и продольный профиль дна.

К ним — ведомость объёмов по отрезкам русла длиной 250 метров, каталог четырёх пунктов съёмочной сети с координатами, отметками и описанием закрепления, ведомость отметок уреза воды на дату работ. Форматы обменные: DWG для чертежа, LandXML для поверхностей, таблицы — для проверки и пересчёта.

Отдельным комплектом переданы материалы второго выезда: мозаика записи гидролокатора бокового обзора с перечнем отмеченных предметов на дне и облако точек лазерного сканирования по берегам, мостам и переходам линий электропередачи.

Промеры дали форму русла: где глубоко, где мель, сколько ила. Чего они не дали — куда и с какой скоростью идёт вода. Без этого расчистка проектируется вслепую: непонятно, сколько стока уходит в каждый рукав, где поток тормозит и что занесёт обратно после выемки грунта.

Закрывает это гидрометрия профилографом течений. Прибор идёт по створу поперёк реки на том же безэкипажном катамаране и пишет скорость потока слоями по всей глубине — от поверхности до дна. Из этих записей получаются расход воды, поле скоростей по сечению и распределение скоростей по стрежню. Первые створы пройдены 20 сентября 2026 года — результаты ниже.

Красные створы — на расход воды. Они стоят в узлах, где поток сходится или делится: выше слияния Ирбита с Ницей, ниже слияния, в обоих рукавах после развилки и в замыкающем створе ниже последнего участка. Расстановка проверяется балансом: сумма расходов двух рек выше слияния должна сойтись с расходом ниже него, а сумма по двум рукавам — с тем же значением.

Жёлтые створы — на поле скоростей. Они стоят там, где форму потока задаёт само русло: перед мостом и за ним, в самой глубокой яме, на перекате, на вершинах излучин.

Каждый створ выносится на прямой участок, подальше от подпора и водоворотов — 150–300 метров от узла и не ближе 60–70 метров к мосту. Плюс к створам — продольный проход по стрежню на все 6,7 километра, одной непрерывной записью.

Тот же набор створов, наложенный на профиль дна по оси промера. Видно, что скоростные створы посажены не через равные промежутки, а на характерные места: подход к автодорожному мосту и растекание потока за ним, подход к железнодорожному, глубокая яма сразу за ним, перекат глубиной 0,9 метра — самое мелкое место на третьем участке, вершины излучин в границах расчистки.

Первый выход с профилографом течений состоялся 20 сентября 2026 года — вечерний выезд, двое в поле, один гидробот на воде. За выезд пройдены два створа на расход воды и продольный ход по руслу на поле скоростей.

На катамаране — профилограф течений CHCNAV RiverStar RS-3600D. Он смотрит вниз и по отражению от взвеси меряет скорость воды слоями по всей глубине, ячейками по 15–25 сантиметров; попутно пишет глубину. Координаты — от спутникового приёмника в режиме RTK, с точностью в сантиметры: без точной привязки створ растягивается или сжимается, и площадь живого сечения уезжает вместе с ним.

Каждый створ прошли четыре раза, от берега до берега и обратно. Расхождение между проходами и есть честная оценка качества: числу можно верить настолько, насколько сошлись между собой независимые проходы.

Ширина створа 35,7 метра, наибольшая глубина 2,7 метра. Расход воды 19,80 кубометра в секунду, площадь живого сечения 79,9 квадратного метра, средняя скорость потока 0,248 метра в секунду. Четыре прохода разошлись между собой на 5,6 процента.

На разрезе цветом показана скорость на каждом слое, штриховкой — слои у поверхности (до 0,9 метра) и у самого дна: их прибор не видит, они достроены расчётом. На мелком створе доля таких слоёв велика, и расчётная неопределённость измерения вышла 11,8 процента — выше предела метода в ±10 процентов. Для отчётного расхода такой створ не годится, его переносят на участок поглубже. Это написано прямо на листе, а не спрятано в примечании.

Второй створ — ниже по течению, на широком плёсе: ширина 68,5 метра, наибольшая глубина 5,6 метра. Расход воды 88,82 кубометра в секунду, площадь живого сечения 273,7 квадратного метра, средняя скорость 0,325 метра в секунду. Четыре прохода разошлись на 2,0 процента, расчётная неопределённость 4,9 процента — предел метода выдержан.

Разница расходов между створами не противоречие: створ 1 стоит выше по течению на другом рукаве, и через него идёт малая доля стока. Как раз это деление воды по рукавам и нужно знать проекту расчистки: рукав, которому достаётся мало воды, заиливается сам собой.

Отдельно прошли вдоль русла — непрерывной записью на 373 метра. По 247 вертикалям построено поле скоростей на всю ширину потока.

Скорость в стрежне 0,65 метра в секунду, средняя по участку 0,36, у берегов 0,14. Глубины здесь от 3,9 метра в среднем до 5,8 наибольшей.

Видно главное: струя прижата к одному берегу, у противоположного вода почти стоит. Там, где поток теряет скорость, он роняет взвесь — и ложится тот самый ил, объём которого снят эхолотом летом. Поле скоростей объясняет карту мощности наносов: почему две трети объёма лежат на трети площади.

Гидролокатор показывает то, что выступает над дном. Предмет, занесённый илом, для него невидим, хотя для землесоса он опаснее прочего: машина натыкается на него уже в грунте. Ищут такое магнитометром — он реагирует на железо независимо от глубины залегания: затопленные трубы, стальные тросы, бочки, обрезки конструкций.

Здесь вопрос не отвлечённый: через русло в створе работ проходит охранная зона линии связи, и по документам не видно, лежит кабель по дну или подвешен на опорах.

По скоростям и расходам задание составлено, створы вынесены на карту проекта, первый выход состоялся 20 сентября 2026 года — два створа и продольный ход. Остальные створы программы проходятся в ближайший выезд по открытой воде: ледостав на Нице наступает в конце октября — начале ноября. Съёмка магнитометром пока остаётся предложением. Обе работы идут с того же гидробота, что ходил здесь по галсам, — отдельного судна и отдельной мобилизации они не требуют.

Промеры глубин, определение мощности донных отложений, батиметрические планы и подсчёт объёмов выемки выполняются своими силами и на своём оборудовании, без субподряда: безэкипажные катамараны, двухчастотные эхолоты, гидролокатор бокового обзора, спутниковая аппаратура, лазерное сканирование берегов. Обработка идёт в собственном программном комплексе — в нём же читаются обе частоты эхолота и строятся две поверхности вместо одной.

Для расчёта достаточно технического задания или просто границ участка на карте: контур акватории, желаемый масштаб плана и сечение изобат, срок. Если объект попадает в приграничную зону, в зону аэродрома или требует пропусков, разрешения оформляются заранее и входят в срок работ.