Диссертация (1141527), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Сростом толщины льдины давление потока на нее увеличивается и начинаетсяпроцесс торошения. Согласно Я.И. Марусенко это вызывает образование затора.На изгибах речного русла разность давлений у вогнутого и выпуклогоберегов вызывает повышение уровня воды:(2.2)где vвып и vвог – скорости потока у выпуклого и вогнутого берегов, м/с.На изгибах русла льдины подвержены действию центробежной силы потокаи равнодействующая сила будет направлена к вогнутому берегу под некоторымуглом.Движущиеся при весеннем ледоходе инертные массы льда имеют толькопрямолинейное поступательное движение и не могут «обтекать» различныепрепятствия вместе с водным потоком. Они «наползают» на берега в излучинах,на изгибах русла, на участках деления потока.На мелководьях и в началеостровов, расположенных в русле, льдины упираются в дно и скользят по откосуберегов [64].В 1970-е гг.
в результате обобщения обширных материалов наблюдений зазаторами льда на стационарной сети гидрологических постов и авиаобследованийзаторных участков рек был составлен специализированный Каталог [41, 42],содержащий достаточно полную информацию о характеристиках заторныхучастков рек и заторных уровней воды. Для анализа влияния морфометрическихособенностей русла на частоту заторов было выбрано три укрупненных речныхбассейна, два из которых относились к АТР и один к ЕТР. Рассматривались триобобщенных бассейна: рек побережья моря Лаптевых; Оби и рек, впадающих вКарское море между устьями Оби и Енисея; рек побережья Белого и Баренцеваморей к востоку от устья Северной Двины [50].Сводные данные по участкам рек с ледовыми затруднениями взяты из томовКаталога и приведены в Таблице 2.2 (данные только по зажорным участком нерассматривались).44Таблица 2.2в т.ч.
с даннымизанаблюденийзаторами15212012480120264145651198015727652524403721в т.ч. с даннымизанаблюденийзажорамив т.ч. с даннымизанаблюденийизаторамизажорами164число63числоОбщееучастковВид ледовых затрудненийОбразование заторов и зажоровв т.ч. с данныминаблюденийПобережье моряЛаптевыхОбь и реки,впадающиевКарскоеморемежду устьямиОби и ЕнисеяРеки побережьяБелогоиБаренцеваморей к востокуотустьяСевернойДвиныОбразованиезаторовОбщееучастковЧисло рек в бассейнеБассейны рекЧисло участков с заторамильдаУчастки с заторами льда по укрупненным речным бассейнамПо времени ледовые затруднения могут возникать осенью и весной.
Речныеучастки, для которых характерны только осенние зажоры, на реках побережьяморя Лаптевых не встречаются; в бассейне Оби и рек, впадающих в Карское моремежду устьями Оби и Енисея, их только 6%; на реках побережья Белого иБаренцева морей к востоку от устья Северной Двины их доля составляет 8%.В пределах рассматриваемых укрупненных речных бассейнов преобладаютледовые затруднения в виде весенних заторов или их комбинации с осеннимизажорами.
Именно эти участки наиболее полно изучены, так в их пределахвозможновозникновениемощныхнаводнений.Тольковесенниезаторыхарактерны для 93% участков первого укрупненного речного бассейна, 55%участков второго бассейна и 38% третьего бассейна. Для них данные наблюденийимеются, соответственно, для 79%, 45% и 96% участков.45На образование весенних заторов определенное влияние оказывает наличиена речном участке сохранившихся с осени зажоров льда (скопления рыхлогольда), приводящее, как правило, к задержке вскрытия реки на данном участке.Крометогоблагоприятствуетобразованиюзаторовльдасущественноеограничение льдопропускной способности русла из-за его морфометрическихособенностей: наличия ряда больших островов, уменьшения уклона реки,сочетания нескольких видов русловых препятствий (крутого поворота с сужениемрусла, падения уклона с островами), изменения направления течения реки.Приформированиивыборокдляпоследующегоанализавлиянияморфометрических факторов на частоту образования заторов в пределахрассматриваемых укрупненных бассейнов необходимо было свести к минимумучисло участков, для которых возможно влияние прочих факторов, способныхусиливать частоту заторообразования.
Из рассмотрения исключались следующиеучастки [50]: участки с осенними зажорами; устьевые участки; участки с влиянием подпора со стороны нижележащих створов; участки с гидротехническими и транспортными сооружениями; участки, в пределах которых применялись меры по предотвращениюзаторов.Кроме того, из рассмотрения были исключены прямолинейные участки сотсутствием характерных морфологических особенностей, так как основнойпричиной возникновения заторов на них является перелом продольного профиля.Извилистость характеризуется отношением длины реки или ее участка кдлине прямой, соединяющей точки начала и конца участка реки – коэффициентомизвилистости.
Классификация извилистости речных русел или их участков взависимостиоткоэффициентаизвилистостиприведенавТаблице2.3.Коэффициент извилистости речных участков, включенных в выборку, лежал впределах 1.02..1.61 и более (от изогнутого до сильно извилистого).46Таблица 2.3Классификация речных участков по извилистости [88]Тип участкаПрямойИзогнутыйСлабоизвилистыйУмеренно извилистыйИзвилистыйСильно извилистыйТакимобразом,Коэффициент извилистости1,0 … 1,021,02 … 1,081,08 … 1,201,21 … 1,351,36 … 1,601,61 и болеесогласносложившимсяпредставлениямоморфометрических показателях, влияющих на процесс заторообразования, ванализ были включены только участки, морфометрические показатели которых вбольшей степени влияют на частоту возникновения заторов (но не на ихмощность).
В результате жесткого отбора по всем перечисленным параметрам (сучетом наличия данных по частоте заторов) в расчет было включено только 68участков по первому укрупненному речному бассейну, 45 по второму и 24участка по третьему бассейну. Статистические характеристики рядов наблюденийза ледовыми явлениями на участках, вошедших в расчет, приведены в Таблице2.4. Минимальное число лет наблюдений было равно 10-ти, максимальное 80годам.Таблица 2.4.Статистические характеристики рядов лет наблюдений для расчетныхучастков рекУкрупненныйбассейнречной Расчетное число Статистические характеристикиучастковс наблюдений за участкамивесеннимимаксимум /среднеемодазаторами льдаминимумзначениеморя6810 / 532832ПобережьеЛаптевыхОбь и реки, впадающие вКарскоеморемеждуустьями Оби и ЕнисеяРеки побережья Белого иБаренцеваморейквостокуотустьяСеверной Двинырядовлетмедиана294510 / 802719212410 / 4218111447Ледовые затруднения могут возникать в пределах всего затороопасногоучастка.
Статистические характеристики длины участков, вошедших в расчет,приведены в Таблице 2.5.Таблица 2.5Статистические характеристики длины расчетных участков рекУкрупненныйбассейнПобережьеЛаптевыхречной РасчетноеСтатистическиехарактеристикидлинычисло участков расчетных участков, кмсвесенними средняямода медианапримечаниезаторами льдадлинаморя688,723,5длину 4 км иОбь и реки, впадающие вКарскоеморемеждуустьями Оби и Енисея455,523Реки побережья Белого иБаренцеваморейквостокуотустьяСеверной Двины248,857меньше имели60% участковдлину 4 км именьше имели68% участковдлину 7 км именьше имели50% участковНа реках рассматриваемых укрупненных бассейнов АТР наиболее частовстречаются участки длиной 2 км. Для рек побережья Белого и Баренцева морей квостоку от устья Северной Двины (ЕТР), формирующих третий укрупненныйбассейн, характерно преобладание равнинного рельефа, что объясняет болеевысокие значения протяженности затороопасных участков.2.3.
МОДЕЛЬ МНОЖЕСТВЕННОЙ РЕГРЕССИИ И СТАТИСТИЧЕСКИЕОЦЕНКИ ЕЕ КАЧЕСТВАМетодом исследований стал аппарат множественного регрессионногоанализасвключениемвмодельфиктивныхфакторныхпеременных,соответствующих определенным видам морфометрии русла. Переменные былибинарными, то есть принимали значение 1 при наличии на участке реки хотя быодного из морфометрических показателей данного типа и принимали значение 0при его отсутствии [50].48Особенности строения речного русла были объединены в три типичныхгруппы, каждой из которых была поставлена в соответствие своя бинарнаяпеременная:х1 – изменение речного русла в плане (крутой поворот, излучина, меандра);х2 – деление речного потока (разветвления, рукава, острова);х3 – изменение глубин речного потока (плесы, перекаты, пороги, отмели).Общий вид уравнения множественной регрессии, на основании которогопредполагалось оценивать влияние морфометрических факторов:,(2.3)где у – частота возникновения заторов в пределах речного участка; хi – бинарныепеременные,соответствующиеопределеннымособенностямморфометрииречного русла: х1 – крутой поворот, излучина, меандра; х2 – разветвления, рукава,острова; х3 – плесы, перекаты (пороги), отмели;а1, а2, а3 – коэффициентырегрессии, значения которых необходимо определить для укрупненного речногобассейна.Бинарные переменные первого типа описывали плановое изменение русла.Бинарные переменные второго типа описывали деление речного потока.Бинарные переменные третьего типа описывали изменение глубин речногопотока.В уравнение множественной регрессии не был включен свободный член,так как что функция отклика (частота заторов) принимает нулевое значение приотсутствии указанных морфометрических факторов для всего статистическогоматериала, используемого при построении модели.
Кроме того, полученнаямодель неприменима для прогноза частоты заторов в зависимости от наличия техили иных морфометрических особенностей русла, а только позволит оценитьстепень их влияния на частоту заторов.Отсутствие мультиколлинеарности объясняющих переменных в данномслучае очевидно (сложно представить себе наличие корреляционной связи междуизлучинами и островами, отмелями и разветвлениями на затороопасных участкахи т.д.), но с математической точки зрения этот факт требовал проверки.
На49начальном этапе включения факторов в модель были построены корреляционныематрицы, анализ которых подтвердил независимость факторов, включенных вуравнение множественной регрессии – значения частных коэффициентовкорреляции не превышали 0,20.Расчеты, выполненные с использованием статистического программногообеспечения, позволили получить следующие регрессионные уравнения:для бассейна рек побережья моря Лаптевых:,(2.4)для бассейна Оби и рек, впадающих в Карское море между устьями Оби иЕнисея:,(2.5)реки побережья Белого и Баренцева морей к востоку от устья СевернойДвины:.Качествокритериям:регрессионныхзначенияммоделейкоэффициентовбыло(2.6)провереномножественнойпоследующимкорреляцииRидетерминации R2; проверке значимости уравнения регрессии по F-критериюФишера; проверке статистической значимости коэффициентов регрессии сиспользованием t-статистики Стьюдента [8]. Результаты расчетов приведены вТаблице 2.5.
Полные статистические отчеты по качеству регрессионныхуравнений приведены в Приложении 1.Таблица 2.5Статистические оценки качества моделейБассейнR2побережья моря ЛаптевыхБассейн Оби и водотоков,впадающих в Карское моремежду устьями рек Оби иЕнисеяРеки побережья Белого иБаренцева морей к востокуот устья Северной Двины0,7450,701МножественныйR0,8630,8370,7660,875Значимость Р - значение дляFкоэффициентов0,0000,000; 0,000; 0,0000,0000,001; 0,000; 0,0010,0000,002; 0,000; 0,04450Статистические оценки качества полученных уравнений были хорошими.Значение коэффициента детерминации R2 оказалось достаточно высоким по всемречным бассейнам (выше 0,70), то есть высокий процент вариаций частотыледовых заторов объясняется влиянием морфометрических особенностей речногоучастка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
