Диссертация (1141527), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Впервые сделана оценка влияния подпора на параметры заторов впределах заторно-зажорных участков рек бассейна Северной Двины.4. Построены классификационные функции, позволяющие по частоте изначениямпараметровзаторовльдавыделитьучасткиречногорусла,подверженные влиянию подпора со стороны нижерасположенных створов для рекбассейна Северной Двины.95. Впервые построена модель прогноза возникновения затора длянезарегулированного участка реки Кичменьга у д. Захарово (бассейн СевернойДвины) с учетом наиболее значимого фактора заторообразования.6. Для возможных сценариев заторообразования в створе с устойчивойморфометрией получены обобщенные зависимости для оценки вероятностивозникновения затора льда в конкретном гидрологическом году.Теоретическая значимость исследований заключается в математическом(статистическом) описании и обосновании постоянства морфометрическихфакторов образования ледового затора и их ранжировании по степени влияния начастоту возникновения заторов льда в речном русле.Практическая значимость работы.
Результаты исследований могут бытьнепосредственно использованы для прогноза заторов льда на реке Кичменьга вВологодской области, а также при решении задач классификации затороопасныхучастков рек бассейна Северной Двины с учетом возможного влияния подпорапри прохождении весеннего ледохода. Предложенный комплекс инженернотехнических рекомендаций позволит определить порядок, состав и объемспециальных мероприятий по прогнозированию, предотвращению и ликвидациизаторов льда на незарегулированных участках речных русел в зависимости отусловий конкретного гидрологического года в пределахсоответствующегоречного бассейна.Применение результатов исследований позволит повысить эффективностьпрогнозирования ледового режима водных объектов, диагностирования ледовыхзатруднений и их последствий, разработки противозаторных мероприятий, атакже успешно выполнять типизацию сложных и многофакторных явленийобразования заторов и зажоров льда.
Что в конечном итоге улучшит рациональноеиспользование водных ресурсов в интересах хозяйственного освоения северныхтерриторий.Методология и методы исследования. Основой исследований сталифундаментальныеположениягидрологииигидроледотермики,теориивероятностей и математической статистики. В работе использованы следующие10методы научного исследования: эмпирические – пассивный эксперимент,использующий собранные и систематизированные автором статистическиеданные по характеристикам гидрологического и ледового режима рек;общелогические методы – анализ, индукция, дедукция и синтез.Положения, выносимые на защиту:1.
Математические модели частоты заторов в пределах укрупненныхречных бассейнов, факторами которых являются бинарные переменные,соответствующие определенным элементам морфометрии русла.2. Классификационные функции для разделения заторно-зажорных участковрекипо параметрам заторных явлений: на участки с влиянием подпора состороны нижерасположенных створов и участки без подпора.3. Модель прогноза заторов на реке Кичменьга у д. Захарово в Вологодскойобласти.4. Обобщенные зависимости для оценки вероятности затора льда (приразличных сценариях его возникновения) в створе с постоянной морфометриейдля условий конкретного гидрологического года.Достоверность полученных результатов исследования обеспечивается ихнепротиворечивостью известным закономерностям возникновения и протеканиязаторных явлений, изложенным в работах других авторов; использованиемофициальныхданныхпогидрологическомуприменениемапробированныхметодовмеждународно-сертифицированныхпроведениисоответствующихпакетоврасчетов;иледовомурежимамматематическойприкладныхстатистикипрограммиспользованиемрек;идлядействующихстандартов и методических рекомендаций при обработке гидрологическихданных.Личныйвкладавтора.Диссертацияявляетсярезультатомсамостоятельных исследований автора, выполненных на кафедре Комплексногоиспользования водных ресурсов и гидравлики РГАУ – МСХА имени К.А.Тимирязева.
Постановка задач исследований и их решение, анализ и обобщениеполученных результатов осуществлены лично автором. В процессе работы над11диссертацией автор получил ценные советы от д.т.н., профессора Д.В. Козлова, атакже выражает искреннюю благодарность сотрудникам Государственногогидрологического института (г. Санкт-Петербург) за предоставленные данные.Апробациярезультатовисследований.Основныерезультатыисследований обсуждались и были одобрены на международной научнотехнической конференции «Строительная наука – 2014: теория, образование,практика, инновации», Северный Арктический Федеральный университет г.Архангельск (2014 г.); на VIII международной научно-практической конференции«Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей», РУДН, г.Москва(2014г);намеждународнойнаучно-техническойконференции«Эволюция современной науки», г. Киров (2016 г.); на V Всероссийскойконференции «Ледовые и термические процессы на водных объектах России»,Владимирский государственный университет, г.
Владимир (2016 г.); на VМеждународномБалтийскомморскомфоруме,Калининградскийгосударственный технический университет, г. Калининград (2017 г.); наВсероссийскомнаучно-практическомсеминаре«Современныепроблемыгидравлики и гидротехнического строительства», НИУ МГСУ, г. Москва (2018 г.).Публикации по теме диссертации. Основные положения диссертацииизложены в 11-ти печатных работах, в том числе 3 статьи опубликованы визданиях, рекомендованных в журналах, включенных в Перечень рецензируемыхнаучных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научныерезультаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, и однастатья - в журнале, индексируемом в международной реферативной базе Web ofScience и Scopus.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,четырех глав, заключения, списка литературы, содержащего 138 наименований.Основное содержание диссертационной работы изложено на 139 страницах,включает 26 рисунков и 17 таблиц.
Текст работы дополняют приложения.12ГЛАВА 1. МОДЕЛИ ПРОГНОЗА ОБРАЗОВАНИЯ ЗАТОРОВ ЛЬДА НА РЕКАХ1.1. ЗАТОРЫ ЛЬДА И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯЗатор льда – скопление льда в речном русле, стесняющее поперечноесечение потока и вызывающее подъем уровня воды на вышерасположенномучастке [48]. Образующиеся при вскрытии реки заторы представляют собойскопления из крупно и мелко битых льдин. Зажор льда – это скопление шуги вречном русле в предледоставный период или в течение зимы при наличиибольших незамерзающих участков реки [48]. Процесс зажорообразования осеньюможет способствовать образованию затора льда при вскрытии реки весной. Этосвязано со смерзанием зажорных масс и увеличением толщины ледяного покроваза весь период ледостава.При описании ледовых явлений на реках используется ряд терминов,приведенных ниже.
Внутриводный лед представляет собой кристаллы льда в видеигл, пластин или зерен, которые возникают при переохлаждении воды. Донныйлед - это одна из форм внутриводного льда. Закраины представляют собойучастки открытой воды вдоль берегов реки. Полынья (или майна) – участокоткрытой воды среди ледяного покрова. Под шугой понимаются различныеобразования неплотного льда в форме комьев, венков и пр.[69].
Объем шугиможет перемещаться вниз по реке (шугоход), или находиться в виде скопленийподо льдом. Интересно происхождение термина «шуга». В конце 19 века такназывали это явление в Архангельской, Вятской и Вологодской губерниях. ВВитебской губернии это была «шерошица», во Владимирской – «шорох», вВолынской и Гродненской – «шерошь» [25].Заторные ледовые явления в России характерны для рек Сибири, ДальнегоВостока и рек севера европейской части России, текущих, как правило, с юга насевер.
Заторам подвержены также реки северных регионов Канады и США,Норвегии. Движение волны половодья вниз по течению на этих реках происходитбыстрее, чем перемещение фронта теплых воздушных масс. Чем ближе к устью,тем короче период подготовки реки к вскрытию. Сила движения речного потока,13вызванная ростом расхода, вынуждена разрушать практически не подтаявшийледяной покров, и ледоход «представляет собой ряд передвигающихся вниз пореке скоплений льда» [21]. Эта особенность распространения заторов, наряду сусилением процесса в извилистых руслах, была отмечена еще М.А. Великановымв 1948 году.В дельте реки Атабаска (одной из самых больших в мире), расположенной впровинции Альберта (Канада), исторические записи о мощных заторах льдаимеются за последние 100 лет.
Анализ процессов их возникновения и разрушениявблизи г. Фори Мак Меррей был выполнен в работе Д. Андресса [107].Выделяют следующие этапы формирования ледового затора: при ростетемператур весной и таянии снега на водосборе увеличивается расход реки.Выросший уровень воды поднимает ледяной покров, и он отрывается от берегов.Ширина реки по урезу воды увеличивается за счет закраин. Одновременноснижается толщина ледяного покрова в русле. При росте скорости воды ледянойпокров разламывается на крупные поля, которые приходят в движение (подвижкальда). В результате столкновения между собой и берегами поля разламываются накрупные льдины – начинается весенний ледоход [48]. При движении вниз поруслу ледоход может встретить еще не вскрывшийся участок со сплошным ипрочным льдом или различного рода стеснения или препятствия (острова,сужения, повороты и т.д.).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
