Диссертация (1141527), страница 3
Текст из файла (страница 3)
У кромки движение льдин останавливается, поднапором происходитчастичный взлом ледяного поля [48]. Часть льдинувлекается течением под лед. Место этого явления называется головой затора.Продолжающийся выше головы затора ледоход вызывает торошение льда,образуются характерные скопления крупных и мелко битых льдин [102, 127].Стеснение русла ледовым материалом здесь наиболее интенсивно, и уровень водырастет, распространяясь выше по течению и образуя зону подпора. В пределахподпора скорости падают, давление ледяных масс ослабевает, а процессформирования затора прекращается [18]. Разрушение (прорыв) затора может бытьвызвано естественными причинами: ростом расхода реки и всплытием заторного14материала; ослаблением ледовых масс под воздействием теплого воздуха и талойводы.Максимальный заторный уровень может быть выше уровня весеннегополоводья.Например, заторный подъем воды таких рек, как Амур и Буреясоставляет 7..9,5 метров. Несмотря на непродолжительность заторных явлений (от0,5 до 1,5 суток), последствия наводнений, вызванных заторными явлениями,бывают для прилежащих населенных пунктов достаточно тяжелыми [66, 98, 122].Возникновение заторных явлений в период вскрытия рек ото льда относитсяк стихийным явлениям, основное последствие которых – возникновениенаводненийсповреждениямасштабнымгидротехническихзатоплениемитерриторийтранспортных[83],сооружений,возможныеатакжегражданских зданий и инфраструктурных объектов.Наводнения, вызываемые заторами, получили свое подробное описание ещев 19-м веке.
В 1823-1824 гг. на реке Нева Управлением внутренних водяныхсообщений были выполнены исследования «шороха» или донного льда, которыйсчитался причиной заторных наводнений. Результаты наблюдений за доннымльдом на реке Неве и выполненных натурных экспериментов в 1904-1905 гг.приведены в работе Л.В. Лохтина [60]. Зимние наводнения на «великих»сибирских реках описаны В.Я.
Шперком в 1895 году, причем отмечена такаяособенность реки Енисей вблизи г. Енисейска, как наличие двух весеннихразливов [101]. Разлив в первой половине мая (с максимальным подъемом водыдо 14 метров в 1800 и 1857 годы) назван «снежицею», второй разлив, менеезначительный, приходится на вторую половину июня. Заторы на реке Свирь совсплытием донного льда описаны в 1909 году Л.Л. Владимировым [25], заторы нареке Енисей в 1916 году описаны В.Я.
Близняком [10].На участках реки, имеющих пониженную способность пропуска льда,наиболеевероятноформированиезаторов.Закономерностипроцессаформирования ледовых явлений на реках бассейна Верхней и Средней Камы былиизложены в работе В.Г. Калинина [37]. Места образования заторов достаточнодетально изучены в работе Я.И. Марусенко [65] и приведены на рисунке 1.1.15Рисунок 1.1. Характерные места образования заторов в речном русле [65]:1 – поперечный затор; 2 – боковой затор; 3 – заторы в начале протоков; 4 –боковой затор ветрового происхождения; 5 – устьевой затор, образовавшийся засчет льда притока; 6 – устьевой затор, образованный за счет льда главной реки; 7– затор выше моста; 8 – затор выше подъездной дамбы; 9 – затор вводохранилище; а – вода; б – сплошной ледоход; в – затор в протоке; г – затор врусле; д – редкий ледоход16Типизация заторов, представленная на рисунке 1.1, обобщает не толькоместа, но и некоторые возможные причины образования заторов льда, такие какветровой нагон или техногенные факторы (плотины, дамбы, мосты и т.д.).Наиболее общая современная классификация заторов, приведенная нарисунке 1.2, является авторским обобщением типизаций, выполненных Я.И.Марусенко, Е.Г.
Поповым, А.Н. Чижовым, Р.В. Донченко, Ю.А. Деевым, А.Ф.Поповым [65, 79, 100, 31, 33].Такие физические факторы, как толщина и прочность ледяного поля всочетании со скоростью движения потока определяют процесс заторообразования[135]. Температура воздуха в момент возникновения затора, как правило,положительная, расходы воды в реке растут за счет таяния снега [5, 133].Длительность затора может колебаться от нескольких часов до нескольких дней.Именно анализ физического процесса заторообразования позволил выявитьосновные факторы, способствующие возникновению и развитию затора в руслереки. Приведенная классификация во многом обусловлена именно разнообразиемфакторов, влияющих на процесс образования заторов льда.Морфометрические признаки указывают на места расположения заторов.Гидрологические признаки отражают особенности водного режима реки в периодобразования заторов.свойстваФизические признаки характеризуют тело затора, егои механизм формирования.
Согласно исследованиям В.А. Бузина,заторы образуются преимущественно в процессе торошения льдин, а процессподныривания льдин под кромку ледяного покрова является второстепенным [15].Продолжительность затора является комплексной характеристикой, связывающейособенности гидрологического режима реки и физических свойств заторов.17ПостоянныеРусловыеПоморфометрическимпризнакамБлуждающиеУстьевыеПодпорныеПойменныеСтационарный расход водыПо гидрологическимпризнакамУскоренное непрерывное развитиеполоводьяДве и более волны паводкаАрочного типаЗаторыПо структуреПлотинноготипаТорошениеПо механизмуформированияПодныриваниеСвободнофильтрующиеПофильтрацииСлабофильтрующиеПо физическимпризнакамС низовымоткосомПо форме телаБез низовогооткосаСо свободнымперемещениемголовыС упоромПо продолжительностиКратковременныйПродолжительныйРисунок 1.2 – Общая классификация заторов181.2.
ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ЗАТОРООБРАЗОВАНИЯВлияние параметров речного русла на образование заторов отмечается ещев ранних исследованиях ледового режима рек и водоемов. Образование заторов нар. Енисей на отмелях и вблизи островов описано в 1869 году Г. Третьяковым иЕ. В. Близняком в 1916 году в местах сужений, подводных препятствий и крутыхповоротов [10]. В работах Ф.И. Быдина, датируемых 1933 годом, для рек Волхови Свирь к числу факторов, влияющих на заторообразование, отнесенырасположение реки в плане, строение и форма ее русла и берегов [19].Л.Г.
Шуляковский, анализируя условия образования заторов, выделяетучасткиссоответствующимиморфологическимиигидродинамическимисвойствами. Он отмечает, что естественные места уменьшения продольногоуклонаруслаимеютморфологическиеособенности,способствующиезаторообразованию: сужения русла, острова и крутые повороты [104]. На этихучастках сила трения уменьшается, а сопротивление русла увеличивается.Участки общего уменьшения уклона реки являются относительно постояннымиместами образования заторов.
На участках русла с переходами от перекатов кплесам, также характерных для образования заторов, уклон уменьшается, аскорости течения увеличиваются. Тем не менее, места образования заторов на нихобычно непостоянны. Это объясняется тем, что при общей однородностиморфологии, влияние таких переменных факторов, как гидравлические иклиматические условия делают равновероятным появление затора на рядеучастков чередования перекатов и плесов. Другими словами, вероятностьвозникновения заторов в створе с перекатом обуславливается не толькоморфологией русла (постоянным фактором), но и его сочетанием с переменнымигидрометеорологическими факторами.В ранних работах Я.И. Марусенко делает вывод о том, что в естественномрусле очагом образования затора служит плес, расположенный, как правило, назакруглении русла [65]. Естественными автор считает заторы льда, образующиесяпод действием потока, без участия других факторов.Последовательность19возникновения заторов следующая: в устьях рек, в начале проток, на плесах,закруглениях и на мелях.
Автор выделяет устьевые заторы, заторы в протоках,боковые заторы и поперечные русловые заторы льда. Устьевые заторы – этовозникающие за счет собственного льда или льда впадающей реки. Основнаяпричина таких заторов – разница по времени между началом вскрытия рек.Заторы на протоках связаны с условиями их замерзания (оно более раннее) исохранением до периода вскрытия реки. Наличие протоки подразумевает наличиеострова. Главная особенность заторов в протоках заключается в возможностипровоцирования образования русловыхзаторов весной. Боковые заторыобразуются на вогнутых берегах плеса во время первой подвижки льда из-заразличия в разрушении льда на плесе и перекате.
Автором приводятсяморфометрические характеристики заторного участка русла (ширина русла,ширина льда, средняя и наибольшая глубины воды) для створов, содержащихперекат, плес и крутой поворот. Поскольку морфометрические характеристикирусла зависят от геоморфологии всего водосбора, В.Я. Марусенко обобщаетсведения о местах возникновения заторов: крутые повороты, острова, сужения,мелкие перекаты, пороги, места изменения уклонов. В более поздних работахавтор отмечает, что именно на этих участках, где невозможно прямолинейноедвижение ледяного покрова, вероятно образование катастрофических заторов[64].
Заторные явления на участках малых рек с указанной морфологиейобъясняются гидродинамическими условиями протекания потока: на крутомповоротеилиизгибесказываетсядействиецентростремительнойсилы,направленной к вогнутому берегу; на излучине реки происходит делениеассиметричных струй; при делении потока островами наблюдается различиескоростей в русле и протоке.По данным В.А.
Рымши заторные явления чаще всего наблюдаются всуженных участках русла, при резких поворотах реки, на перекатах и возлеостровов [89]. Морфологические особенности русла он считает постояннодействующими факторами заторообразования. К переменным факторам относятсяметеорологические и гидрологические условия.20В работах Б.П. Панова весенние заторы по времени возникновенияотносительно весеннего паводка подразделяются на: заторы, формирующиеся вначале подъема паводка; на ветви подъема паводка; на вершине паводка и заторыбольших рек при закрытом нижнем плесе [78].
На участках с пониженнойтранзитной способностью потока при пропуске льда, к которым относятся створыпри наличии крутых поворотов, островов, осередков, заторы образуются в началеподъема паводка или на ветви его подъема.В работах И.Я. Лисера, посвященных исследованиям заторных явлений наСибирских реках, отмечено, что образованию заторов подвержены створыречного русла, имеющие крутые повороты, сужения, острова. Наиболееуниверсальнойхарактеристикойзаторныхстворовпредлагаетсясчитатьпереломы продольного профиля, к которым приурочены наиболее частоповторяющиеся заторы [59].К сожалению, данные по местам измененияпродольного профиля для конкретных речных створов имеются далеко не всегда.Места изменения продольного профиля русла, в которых большие уклоныпредшествуют меньшим, тесно связаны с его морфометрией, анализ которой тожеможет позволить оценить частоту возникновения заторов.Изучение условий образования заторов на реках Канады и США такжеподтверждает влияние формы строения русла и речной долины на образованиезаторов.
Порожистое извилистое русло реки Атабаска вблизи Форта Мак Мюррей(Канада), слияние ее с рекой Клируотер и наличие множества островов являютсяморфометрическими факторами, способствующими возникновению ледовыхзаторов [131]. Влияние геоморфологии реки Сандаски вблизи города Фьемонт(штат Огайо, США), а именно серии порогов, сложенных скальными породами,на возникновение ледовых заторов отмечено в работе [117].Существенное различие в условиях образования и механизме развитиязаторов, в очаге которых сохраняется ледостав, и заторов, очаг которых образованкрупными ледяными полями после их первоначального перемещения, отмеченыМ.Г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
