Диссертация (1141527), страница 7
Текст из файла (страница 7)
В большинстве случаев при оценке влияния гидрометеорологическихфакторов на мощность или параметры заторов решается прямая задача: понабору наблюдаемых за многолетний период реализаций количественныхзначений факторов и функции отклика подбирается математическаямодель.5. Длянезарегулированныхучастковречныхруселотсутствуетсистематизированный комплекс инженерно-технических мероприятий попредсказанию ледовых заторов и борьбе с ними.Образование заторов в речных руслах и гидрологические наводнения,обусловленные возникновением заторов льда – многофакторные и не в полноймере изученные речные процессы.
Их моделирование по-прежнему остаетсяактуальным направлением современных гидрофизических исследований.Целью исследований является количественная оценка постоянных ипеременных факторов, влияющих на частоту возникновения ледовых заторов,построение вероятностной модели прогноза образования затора в речном русле спостояннойморфометрией,атакжеразработкакомплексаинженерно-технических мероприятий по борьбе с заторами льда на незарегулированныхучастках речных русел.Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:1.
Проанализировать динамику заторных наводнений, повлекших за собойматериальный ущерб, на реках европейской и азиатской частей России.2. На примере трех укрупненных речных бассейнов (бассейн рек побережьяморя Лаптевых; бассейн реки Обь и рек, впадающих в Карское море между37устьями Оби и Енисея; реки побережья Белого и Баренцева морей к востокуот устья Северной Двины) выполнить количественную оценку влиянияморфометрических особенностей речного русла на частоту возникновениязаторов льда.3. Для затороопасных участков рек бассейна Северной Двины, замерзающихпо зажорному типу: выполнить оценку влияния подпора от нижележащих створов напараметры заторных наводнений; построитьучасткиклассификационныефункции,позволяющиеразделитьс влиянием подпора и без влияния подпора по величинепараметров возникающих заторных наводнений.4.
Для незарегулированного затороопасного участка реки Кичменьга (бассейнСеверной Двины), замерзающего по зажорному типу: выполнить оценку стационарности ледовых явлений на многолетнемпериоде наблюдений; построить вероятностную модель возникновения затора с учетомнаиболее значимого фактора заторообразования.5. Для створа сустойчивой (постоянной) морфометрией разработатьвозможные обобщенные сценарии возникновения затора.6.
Для каждого из сценариев заторообразования получить обобщенныезависимости для оценки вероятности возникновения затора в конкретномгидрологическом году.7. Разработать комплекс инженерно-технических мероприятий по борьбе сзаторамильдананезарегулированныхучасткахречныхдетализировать его информационно-документальное обеспечение.русели38ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ МОРФОМЕТРИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙРЕЧНОГО РУСЛА НА ЧАСТОТУ ЗАТОРНЫХ ЯВЛЕНИЙ2.1. АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ЗАТОРНЫХ НАВОДНЕНИЙ НА ЕВРОПЕЙСКОЙ ИАЗИАТСКОЙ ЧАСТИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИТерриторияРоссийскойФедерациихарактеризуетсямногообразиемопасных гидрометеорологических явлений (около 15 видов). Одним из опасныхгидрологических явлений являются наводнения.
В настоящее время наводнениям,потенциально опасным для населения и экономики России, подвержено до 3,0%ее территории. Половина наводнений, приводящих к крупным социальноэкономическим и экологическим ущербам, развивается в период весеннихпаводков.Основными из наводнений для отдельных регионов являются речныегидрологические заторные наводнения, развивающиеся в результате образованияледовых заторов.
Выход воды и ледяных навалов на пойму, характерный длязаторного наводнения, может повлечь за собой не только материальный ущерб, нои человеческие жертвы, в 10% случаев такие наводнения имеют особеннотяжелые последствия [77]. По официальной статистике за 1991-2017 годы натерритории Российской Федерации зарегистрировано 134 заторных наводнения сзафиксированным материальным ущербом [90]. Детализация данных приведенана рисунке 2.1.По общности речных бассейнов и природно-климатическим особенностямтерриторию России принято условно делить на Европейскую (ЕТР) и Азиатскую(АТР).
Обширные просторы Азиатской территории страны делятся на Сибирскуюи Северо-Восточную со стоком рек в моря Северного Ледовитого океана, а такжеДальневосточную со стоком рек в Тихий океан.Опасные гидрологические процессы - наводнения, вызванные образованиемзаторов льда в руслах рек, распространены в основном на севере ЕТР, вСибирскойиСеверо-ВосточнойчастяхАТР.Так,например,большаяповторяемость заторов льда (70-100 %), высокие заторные уровни (10-25 м) и39заторные подъемы (4-6 м) наблюдаются на крупных сибирских реках вследствиебольших расходов весеннего половодья [75]. Динамика числа заторныхнаводнений на территории ЕТР и АТР с зафиксированным материальнымущербом за 26 лет приведена на рисунке 2.2.Рисунок 2.1 – Число заторных наводнений с зарегистрированнымматериальным ущербом за 1991-2017 годыРисунок 2.2 – Ежегодное число заторных наводнений на территории ЕТР иАТР40Наиболее подвержена опасным заторным наводнениям азиатская частьРоссии: на долю речных бассейнов этой части приходится 87% от общего числанаводнений.
Аналогичные выводы были получены В.И. Пчелкиным при оценкеповторяемости и наибольших заторных подъемов воды на реках, протекающих наЕвропейской и Азиатской частях России [83].Для выявления возможной динамики числа заторных наводнений натерритории европейской и азиатской частей России были проанализированы ихлинейные тренды (рисунок 2.3).Рисунок 2.3 – Ежегодное число заторных наводнений: а) – на территорииЕТР; б) – на территории АТР41Оценка значимости тренда производилась путем сравнения коэффициентакорреляции r линейного уравнения регрессии со случайной среднеквадратическойошибкой, вычисляемой по формуле [68]:,(2.1)где r – коэффициент корреляции; n – число лет наблюдений.При 5% уровне значимости должно выполняться условиеуровне значимости, при 1%. Результаты вычислений приведены в Таблице 2.1.Таблица 2.1Характеристики линейных трендов заторных наводнений за 1991-2017 гг.ТерриторияЕТРАТРАнализУравнение трендаy = 0,0171x + 0,4615y = -0,0027x + 4,4985динамикиR20,0150,00007частотыR0,120,008заторныхr0,200,20наводнений,r/r0,630,04повлекшихзафиксированный материальный ущерб, за 1991-2017 годы показал отсутствиестатистически значимого тренда к изменению числа наводнений, как наевропейской, так и на азиатской части России.
Коэффициент корреляции r меньшеудвоенной и утроенной среднеквадратической ошибки r. Отсутствие трендадоказано на уровне значимости 5% и 1%.2.2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ФАКТОРНОЙ МОДЕЛИОбразование ледяных заторов присуще далеко не всем рекам. Дляформирования затора льда требуется сочетание определенных условий: участиебольших объемов льда в ледоходе и наличие препятствий движению ледовыхмасс. В районах с суровыми климатическими условиями ЕТР и АТР накануневскрытия много льда имеется в руслах практически всех рек.Большие по длине участки реки со сплошным и достаточно прочнымледяным покровом являются главным препятствием на пути движения ледовыхмасс.
Такие участки характерны для рек, вскрывающихся сверху вниз по течению.42В противном случае вскрытие протекает достаточно спокойно, несмотря на то,что на отдельных речных участках общая его последовательность можетнарушаться из-за изменения направления течения, различных морфометрическихусловий и сопротивлений русла по длине реки. К рекам, вскрывающимся сверхувниз по течению, относятся [75]: крупныереки,текущиесюганасевер(Енисей,Иртыш,Северная Двина, Печора и др.); реки, у которых вниз по течению за большим участком со значительнойскоростью течения следует участок с малой скоростью; реки, у которых верховья являются горными или предгорными, а низовья –равнинными); средниеималыереки,укоторыхуказаннаяпоследовательностьвскрытия связана с особенностями формирования стока в речном бассейневследствие того, что, например, верхняя часть бассейна безлесная, а нижняя– залесенная.ВисследованияхЯ.И.Марусенко,посвященныхгидравлическомусопротивлению русел при наличии и транспортировке ледовых образований,достаточнодетальнотранспортировки льдадананализгидродинамическихособенностей[64].
Движение ледовых образований происходит поддействием следующих сил: сила Архимеда РА; силы тяжести Рт; гидродинамического давления потока на подводную поверхность льдиныРм; сила трения по нижней поверхности льдины Рс; силаразряженияприповерхности льдины Рр; сила ветра Рв.обтеканииводнымпотокомфронтальной43Изменение скорости льдины связано, в том числе, с изменением ее массы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
