ВведениеТранспорт в современном мире – это одна из ведущих отраслей любой экономической системы. Путь к повышению эффективности его работы часто пролегает в плоскости достижения ключевых показателей снижения транспортных расходов на транспортировку единицы грузовых или пассажирских перевозок. Стоимость перевозки грузов при использовании водного транспорта в 14,3 раза ниже, чем у автомобильного транспорта, и в 3,3 раза ниже, чем у железнодорожного транспорта. Дополнительным фактором, существенно влияющим на выбор водного транспорта в качестве одного из основных драйверов развития экономики Российской Федерации, является тот факт, что во многих регионах Севера, Сибири и Дальнего Востока автомобильная и железнодорожная сеть все еще недостаточно развита. А на отдельных обширных территориях дорожное строительство и вовсе невозможно в силу объективных причин природного характера. Решения, основанные на использовании авиации, также могут быть совершенно неприемлемы, например, для крупногабаритных грузов, т. к. стоимость авиаперевозок слишком высока, а требования к наземной инфраструктуре тяжелой транспортной авиации весьма существенны [1–3].Реализация проекта о «сшивании регионов», определенного Президентом РФ, включающего развитие сети водных путей России, позволяет прогнозировать значительное расширение транспортных маршрутов, особенно в части, касающейся единой сквозной системы комбинированной логистики, обеспечивающей надежный транспортный доступ к отдаленным регионам России [4, 5]. В частности, такой прогноз может быть связан как с неизбежностью развития существующих технологий, а также перспективных видов транспорта, так и с вероятностью оценки и принятия решений, способных соединить Волго-Камский и Обь-Иртышский бассейны в единую транспортную систему за счет улучшения гидрологии на отдельных проблемных участках. Существующие проблемыСегодня в России общая протяженность рек, пригодных для судоходства, составляет почти 100 тыс. км [6]. При этом реки Европейской части России связаны в Единую глубоководную систему, а крупные реки Сибири и Дальнего Востока пока не имеют единого сквозного глубоководного транспортного маршрута. Для транспортировки различных грузов в основном используются полноводные реки (это около 70 % от общей протяженности водных путей страны). Чтобы поддерживать их в надлежащем состоянии и обеспечивать безопасное судоходство, необходимо ежегодно проводить значительное количество путевых работ, таких как выправление и дноуглубление [1, 7].  Краткий литературный обзорВыбор литературы по теме исследования обусловлен гипотезой о возможности применения сквозных гидротехнических сооружений на руслах уральских рек Чусовой и Исети с целью регулирования потока в связи с проектом создания непрерывного водного пути через Уральскую горную систему, препятствующую соединению Волго-Камского и Обь-Иртышского бассейнов (рис. 1).   Рис. 1. Соединение Волго-Камского с Обь-Иртышским бассейном по рекам Чусовой и ИсетиFig. 1. Connection of the Volga-Kama basin with the Ob-Irtysh basin along the Chusovaya and Iseti rivers Река Исеть – горная широкопойменная река с разветвленным руслом и особой морфологией, т. е. имеет признаки типичной равнинной реки [8, 9]. Вся сложность включения данной реки с подобными характеристиками в тракт связана с большой скоростью течения и рисками локального размыва берегов при высокой устойчивости береговых массивов в целом, что затруднит хозяйственную деятельность на данном участке. Более надежным участком планируемого тракта является канал реки Чусовой со стабильным руслом, но большим количеством отломков скал, что также затрудняет судоходство и требует больших вложений при преднавигационной подготовке.Выбранное направление единого судоходного пути способно существенно увеличить значение города Екатеринбурга, являющегося центром экономической и политической жизни края [1], обеспечив городу статус и возможности одного из главных логистических и деловых центров России, географически расположенного на стыке Европы и Азии. Постановка и описание задачиУстойчивый безопасный грузооборот и пассажиропоток по внутренним водным путям, в первую очередь для обеспечения доставки в регионы, включающие труднодоступные районы Сибири и Дальнего Востока, способен существенно увеличить объемы грузовых и пассажирских перевозок в интересах развития национальной экономики и освоения новых регионов страны. В настоящей работе, наряду с различными типами гидросооружений, предлагается использование сквозных конструкций для регулирования гидравлического режима потока, обеспечивающего защиту берегов от размыва, создание проточных акваторий, перекрытие несудоходных рукавов, обеспечение гарантированных глубин на судоходной трассе [9, 10].  Изложение методов решенияОсновная задача сквозных сооружений – перераспределить поток воды на судоходную трассу для обеспечения транспортировки наносов и поддержания судоходных глубин. Сооружения представляют собой поперечные ограждения в виде рядов свай, насыпей из четырехгранного железобетона, рельсовых каркасов, сипаев, плавучих проницаемых конструкций и т. д. Отличительной особенностью является наличие пониженного потока в перекрываемой части русла по сравнению с естественным состоянием. Снижение скоростей стока за сооружением создает условия для отложения наносов, а также обеспечивает поддержание благоприятной экологической обстановки в зоне регулирования. Так, например, при перекрытии заходящих плесовых лощин для улучшения судоходных условий непроницаемыми полузапрудами возникают обширные области с нарушенным водообменом, интенсивность которого регламентируется санитарными и природоохранными инстанциями. Сквозные сооружения применяются на реках Кавказа, Средней Азии, в Западно-Сибирском и других бассейнах и за рубежом [11, 12]. Обсуждение основных результатовИзучение опыта возведения сквозных сооружений в нашей стране и за рубежом свидетельствует о том, что основными достоинствами их являются:– возможность строительства из сборных элементов, производимых на специализированных предприятиях;– полная механизация строительно-монтажных работ;– особым условием охраны природной среды является обеспечение сточными водами нижних бьефов запруд, расположенных в несудоходных рукавах;– возможность более эффективного воздействия на течение, по сравнению с непроходимыми сооружениями, применяемыми при проведении выправительных работ;– ремонт производится механическим способом с заменой отдельных элементов [13].Пример сквозной полузапруды представлен на рис. 2. Полузапруда выполнена из свай, расположенных в шахматном порядке, забитых в три ряда, расстояние между которыми составляет 2 м, расстояние между сваями принято 0,8 м.    Рис. 2. Пример конструкции сквозной полузапруды: 1 – сваи; 2 – голова полузапрудыFig. 2. An example of a through-hole half-dam design: 1 – piles; 2 – the head of the half-dam Головы свай укреплены тремя сваями. Конструктивные параметры сооружений (длина, ширина, количество рядов, диаметр свай, угол расположения свай по отношению к направлению течения и др.) определяются гидравлическими расчетами. Исходя из проведенного анализа картографических источников и данных, полученных в ходе научной экспедиции в сентябре – начале октября 2024 г., в результате геодезических и гидрологических измерений, включающих практические промеры глубин, построены графические сечения профиля дна русел Исети и Чусовой (рис. 3).Анализ рельефов дна с учетом особенностей скального грунта позволяет сделать вывод о том, что форма сечения стабильна, река Чусовая отличается треугольными очертаниями, а Исеть характеризуется округлой формой русла. Годовой расход воды в Чусовой примерно втрое больше, чем у Исети, и составляет 222 и 73 м3/с соответственно. Принимая во внимание, что показатели питания анализируемых рек эквивалентны: Чусовая имеет значение 80,4 км2 на каждый километр длины, Исеть – 97,2 км2 на километр длины, перепады высот между истоками и устьями и, соответственно, скорости течения существенно разнятся. Так, Чусовая характеризуется перепадом 290,5 м (0,49 м/км) и скоростями 2,2 м/с в верховье и 0,8 м/с на равнинном участке. Исеть имеет 199,2 м перепада (0,33 м/км) и скорости 0,5 и 0,2 м/с соответственно.                                                                                                      а                                                                                                                                                          б       в Рис. 3. Схемы рельефа дна: а – река Чусовая (район города Пальники); б – река Чусовая (район – Конец гор);в – река Исеть (район устья в Исетское водохранилище)Fig. 3. Bottom relief schemes: a – the Chusovaya River (near the city of Palniki);б – the Chusovaya River (near the End of the Mountains); в – the Iset River (near the mouth of the Iset reservoir) Помимо этого, стоит отметить высокую степень извилистости русла Исети в равнинной ее части, при этом некоторые участки имеют склонность к меандрированию. Также наличие на протяжении обеих рек зон с особым режимом использования не позволяет проводить сложные масштабные гидротехнические проекты по затапливанию, дамбированию, искусственному спрямлению русел. Например, на реке Исеть располагаются как археологические памятники стоянок древних людей, жертвенников, первобытных мастерских, так и природоохранные территории регионального значения – скала Каменные ворота и базальтовые скалы с мраморным карьером. В среднем течении Чусовой расположен природный парк, включающий 148 км акватории [14]. На основании вышеизложенного мы считаем, что применение сквозных гидротехнических сооружений (рис. 4) позволит произвести регулирование водного потока без сильного вмешательства как в гидрологическую, так и в экологическую ситуацию региона.                                                                                                  а                                                                                                                                                      б Рис. 4. Примеры выправления затруднительных участков рек: а – выправление перекатного участка:1, 2 – полузапруды, отсекающие затонную часть; 3, 4 – полузапруды на нижней косе;5, 6 – полузапруды на верхней косе; 7 – прорезь; б – улучшение судоходных условий разветвленного участка:1 – запруда; 2 – берегоукрепительное сооружениеFig. 4. Examples of straightening difficult sections of rivers: а – straightening of the rolling section:1, 2 – semi-dams cutting off the bottom part; 3, 4 – semi-dams on the lower spit; 5, 6 – semi-dams on the upper spit;7 – a slit; б – improvement of navigable conditions of the branched section: 1 – dam; 2 – shore protection structure ЗаключениеУлучшение судоходного состояния разветвленного участка реки можно получить перекрытием запрудой несудоходного рукава и сосредоточением расхода воды в судоходном рукаве. Таким образом, создание системы сквозных гидросооружений на анализируемом тракте позволит с минимальными затратами сил и средств обеспечить качество судоходного тракта.