Расчет основных параметров русловой сети дельты реки селенги



Скачать 211.03 Kb.
Дата21.07.2018
Размер211.03 Kb.

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РУСЛОВОЙ СЕТИ ДЕЛЬТЫ РЕКИ СЕЛЕНГИ

Рудых А.С.

Институт Географии им. В.Б. Сочавы СО РАН

г. Иркутск rudykh.a.s@mail.ru

THE CALKULATION OF BASIS PARAMETRS OF RIVER-BED NETWORK OF DELTA OF THE SELENGA

Rudykh.A.S.

V.B. Sochava Institute of Geography SB RAS

Irkutsk rudykh.a.s@mail.ru



Проведен анализ распределения транспортирующей способности потока в речной сети дельты реки Селенги по результатам натурных измерений (2003-2011 гг.) и выполненным расчётам по имеющимся методикам.

The analysis of the distribution of carrier power flow in the delta of the Selenga of the river network based on the results of field measurements (2003-2011) and to estimates from the available methods.

Дельта р. Селенга – важный в экономическом и экологическом отношении элемент, входящий в водосборную систему уникального пресноводного водоема планеты – озера Байкал. Возраст Байкала и дельтовых отложений Селенги оценивается в 20-25 млн лет. Таким образом, ее можно отнести к самым древним речным дельтам. Кроме того, воды Селенги идут транзитом через Байкал, Ангару, Енисей, образуя одну из самых длинных в мире речных систем (более 7 тыс. км). Это единственная в мире полностью пресноводная дельта классического типа. Ее фауна охраняется Рамсарской конвенцией и Законом РФ «Об охране озера Байкал». Через дельту проходит половина речного стока водосбора озера Байкал, общей площадью ее 500 тыс. км2. Поэтому изучение процессов, происходящих в дельте, представляет интерес для фундаментального понимания явлений и процессов, протекающих на контакте двух сред: река – водный бассейн. Эволюция и формирование дельты определяется, прежде всего, природно-климатическими особенностями региона в целом, а также другими факторами, в ряду, которых русловые процессы занимают важное место.

Естественные процессы дельтообразования приводят к быстрым и значительным изменениям дельты и ее гидросети. Сеть водных потоков через дельту выполняет две важные функции, одновременно являясь её каркасом и мощной транспортной системой, где протекают физические, химические и биологические процессы трансформации вещества. Для оценки поступления вещества (в том числе и потенциального загрязнителя) со стоком р. Селенги в акваторию оз. Байкала проводятся гидрологические исследования. Приоритеты отдаются изучению гидрологического режима, русловых деформаций, скорости и направленности перестройки гидросети, в том числе анализу факторов дельтообразования.

Для исследования использованы материалы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), топографические карты, натурные наблюдения, производимые в районе исследования Институтом географии им. В.Б. Сочавы СО РАН в 2003-2011 гг. (рис.).

В ходе исследований решались следующие задачи:


  • расчёт руслоформирующего расхода для проток дельты реки Селенга;

  • расчёт транспортирующей способности потока (ТСП) и относительной ТСП;

  • расчеты гидроморфометрических характеристик (табл.1).

Таблица 1

Гидроморфометрические характеристики проток дельты р. Селенги за период летне-осенней межени (2005 г.)



Гидроствор

V,м/с

Hср,м

В cр, м

I, ‰

ω,м2

ωбр2

χ, м

R, м

Манзар

1,1

1,60

89,00

0,83

142,10

232,80

97

2,40

Дологан

0,85

1,61

178,75

0,1

287,79

550,04

274

2,01

Лобановская

0,6

1,69

159,89

0,078

270,92

501,08

222

2,26

Колпинная

0,45

0,85

29,17

0,17

24,69

47,86

44

1,09

Шаманка

0,56

1,84

34,75

0,22

64,03

83,74

44

1,90

Левобережная

1,1

2,08

98,38

0,26

204,87

255,34

131

1,95

Галутай

0,9

1,70

69,62

0,21

118,63

260,87

112

2,33

Харауз

0,56

1,16

200,00

0,31

232,00

454,26

270

1,68

Среднеустье

0,66

0,83

65,00

0,20

53,95

127,38

82

1,55

М.Колесово

1,5

3,30

101,67

0,17

335,50

363,49

401

0,91

Примечание. V – скорость потока (м/с), hср – средняя глубина потока (м), Вср – средняя ширина русла (м), I – уклон (‰),ω– площадь живого сечения (м2), ωбр – площадь живого сечения в уровне бровок русла (м2), χ– смоченный периметр ( м), R – гидравлический радиус ( м).

Рис. 1. Дельта реки Селенга (номерами указано местоположение гидростворов временной сети наблюдений).



Расчет руслоформирующих расходов воды

В соответствии с методикой Р.С. Чалова [1] определялся руслоформирующий расход воды в реке, соответствующий уровню воды в бровках. По данным промеров русел и нивелировки прибрежной полосы устанавливается отметка уровня воды вровень с бровкой поймы. Руслоформирующий расход вычисляется по формуле В.С.Лапшенкова [2]

Qрф= whср0.5

где ω– площадь живого сечения русла в бровках русла (м2), С – коэффициент Шези (м0,5/с), I – уклон водной поверхности).

Результаты расчётов руслоформирующих расходов водных потоков дельты р. Селенги представлены в табл. 2. Видно, что руслоформирующий расход (Qрф, м3/с) в среднем немногим больше меженного, из чего следует, что руслоформирующий расход воды не может намного отличаться от среднегодовых максимальных расходов, т.к. руслоформирование - это очень сложный многофакторный процесс. Можно сказать, что руслоформирующий расход фактически возможен в течение всего теплого периода. Таким образом, русла переформируются постоянно, что вызывает интенсивную перестройку планового рисунка сети водных потоков дельты. Однако для каждого водотока в отдельности необходимо индивидуально определять тип руслового процесса, что обусловлено тем, что морфометрические характеристики (русловые грунты, уклоны дна, водный сток, скорости потоков и пр.) каждого отдельно взятого русла различны.

Таблица 2

Расчет руслоформирующих расходов воды 2005 г.



Протока - гидроствор

Q изм, м3/с (межень)

С, м0,5

Qрф, м3

Манзар

156,31

24,55

265,85

Дологан

244,62

62,04

577,23

Лобановская

162,55

45,16

353,16

Колпинная

11,11

9,31

26,01

Шаманка

35,86

27,36

52,03

Левобережная

225,35

16,00

323,30

Галутай

106,77

40,18

295,67

Харауз

129,92

24,19

294,83

Среднеустье

35,61

36,63

93,71

Селенга - М.Колесово

503,25

55,45

1062,16

Другой метод определения руслоформирующих расходов воды – картографический (табл. 3). Он основан на том, что величина расхода определяет очертание русла и закономерное чередование аккумулятивных образований в русле в виде осерёдков и побочней. Расстояние между мезо- и макроформами (осерёдками, побочнями, излучинами ) зависит от водности потока.

Q50% = ()1,6

где λ – шаг мезоформ, м; Q50% - максимальный расход 50% обеспеченности, м3/с;

Структура формулы использована в работе для определения максимальных расходов по шагам излучин, но с показателем степени 1,5 получена хорошая сходимость рядов, определённых по кривой обеспеченности (р.Селенга –с.Кабанск) при показателе степени 1,5;


Таблица 3

Расчёт руслоформирующих расходов картографическим методом



Протока - гидроствор

Qрф3/с (2002г)

Qрф3/с (1995г)

Qрф3/с (1986 г)

Манзар

252,98

164,32

322,22

Дологан

285,66

360,2

181,23

Лобановская

364,76

385

462,55

Колпинная

58,09

161,3

123,59

Шаманка

89,44

124,31

130,76

Левобережная

385,85

554,57

340,16

Галутай

143

212

285,66

Харауз

253,55

301,87

350,58

Среднеустье

164,32

181,02

252,98

Селенга - М.Колесово

1000

1015,54

1070,15

Расчёт руслоформирующих расходов по шагам излучин показывает, что в целом идет их уменьшение, 1986 год был отмечен как год повышенной водности (материалы наблюдений Росгидромета), поэтому скорее всего и величины руслоформирующих расходов за этот год велики.


Расчет транспортирующей способности потока
В работе для определения транспортирующей способности потока использована формула Е.А.Замарина [3]

Rтр= в)^(3/2)

где в – коэффициент, характеризующий единицу массы, переносимую потоком на единицу длины в единицу времени (кг/с.м), Rтр - Транспортирующая способность потока (кг/с), V – скорость потока (м/с), - средневзвешенная гидравлическая крупность (м/с), R –гидравлический радиус (м), I - уклон реки (‰).

Результаты расчётов, представленные в табл. 4, показывают, что в среднем ТСП изменяется не в широких пределах от 0,5 до 1,5 кг/с, однако, для проток, Манзар и Левобережная эта величина не максимальная, этот факт, объясним, скорее всего тем, что эти протоки относительно молодые и крупные и здесь отмечаются интенсивные изменения донного рельефа и плановые миграции русел.

Многочисленные примеры других относительных параметров в русловедении и других науках, аналогии с другими извилистыми и разрывными явлениями приводят к выводу о критериальности относительных параметров и возможном применении относительной транспортирующей способности как фактора, отвечающего за изменение типа русловых процессов.

Таблица 4

Транспортирующая способность потока по Е.А.Замарину [1] для проток дельты р. Селенга за 2005 г.



Протока - гидроствор

, м/с

Rтр, кг/с

Манзар

0,021

3,61

Дологан

0,021

0,75

Лобановская

0,019

0,50

Колпинная

0,019

1,22

Шаманка

0,017

0,83

Левобережная

0,018

7,09

Галутай

0,022

1,31

Харауз

0,023

0,61

Среднеустье

0,019

0,83

Селенга - М.Колесово

0,105

0,15

При относительной транспортирующей способности >1 происходит углубление реки и освобождение её от наносов. При относительной транспортирующей способности <1 происходит аккумуляция наносов в реке, повышение отметок поймы и русла. Расчёты этого параметра свидетельствуют о том, что в действительности так оно и есть. Например, для протоки Колпинная Rтр.отн. равна 9,36, так как в русле данной протоки происходит поднятие уровня, заиление её дна наносами; если сравнить с разновременными картами, то можно увидеть, как в плане русло этой протоки исчезает (табл. 5). Эти явления подтверждаются нивелировками (2003-05 гг.) и материалами дистанционного зондирования Земли (1986 – 2003 гг.). Также это изменение в руслоформировании можно отследить, проанализировав совмещённые профили русел проток с абсолютными отметками; это также подтверждает направленность руслоформирования.
Таблица 5

Относительная транспортирующая способность потока 2005 г.



Протока - гидроствор

U0,м/с

qн ,кг/с

Rтр.отн.

Манзар

0,0233

0,95

3,81

Дологан

0,0233

1,74

0,43

Лобановская

0,0235

0,28

1,79

Колпинная

0,0209

0,13

9,36

Шаманка

0,0239

0,15

5,44

Левобережная

0,0244

3,10

2,29

Галутай

0,0235

2,19

0,60

Харауз

0,0220

0,40

1,51

Среднеустье

0,0208

0,75

1,11

Селенга - М.Колесово

0,076

9,11

-

Результаты расчётов по относительной транспортирующей способности коррелируют с совмещёнными поперечными профилями проток за 2006 г. Протока Среднеустье (Rтр.отн. = 1,11) показывает, что в русле очищение от наносов идет за счёт выноса материала и происходит просадка уровня: по сравнению с 2005 г. отметки дна углубились почти на 2 метра. С другой стороны, мы не можем однозначно говорить о направленности процесса в том или ином русле. Если посмотреть протоку Лобановскую (Rтр.отн.= 1,79), то можно предположить, что в этом русле также идёт вынос материала и происходит опускание уровня. Однако это не так. Скорее всего, это обусловлено тем, что происходит переформирование донного рельефа, процессы образования которого многообразны, т.е. нельзя однозначно сказать, какие процессы в русле преобладают.

Рассчитанные руслоформирующие расходы в среднем не намного отличаются от измеренных. Общая тенденция развития русловой сети заключается в выдвижении дельты в озеро, с сокращением малых водотоков, и плановой перестройки общего рисунка гидросети, с возможным разделением дельты на два основных сектора – Северного и Южного.

Литература

1. 3. Чалов Р.С. Русловые исследования в водно-технических изысканиях: избранные главы / Р.С.Чалов. – М..:ЛКИ. 1996. - 66 с.

2. Лапшенков В.С., Прогнозирование русловых деформаций в бьефах речных узлов / В.С. Лапшенков. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. – 240 с.



3. Замарин Е.А. Транспортирующая способность и допускаемые скорости течения в каналах / Замарин Е.А. М.-Л.: Госстройиздат, 1951. – 340 с.
Каталог: statyi
statyi -> Морфология и деформации русла р
statyi -> Типы русел, руслоформирующие расходы и их трансформация на малых реках севера приволжской возвышенности
statyi -> Использование российских данных дзз в интересах мониторинга русловых процессов равнинных рек России
statyi -> Перераспределение потоков вещества и динамика рельефа в зоне сочленения области внутреннего стока Центральной Азии и бассейна
statyi -> Применение информационных технологий при обследовании земель, поврежденных водной и ветровой эрозией
statyi -> Оценка влияния радионуклида цезий-137 на экологическое состояние почв и растений
statyi -> Исследования термоэрозии и термокарста в бассейнах малых рек центрального ямала гидрографическими методами
statyi -> Моделирование эрозионных процессов в каналах и руслах различной площади поперечного сечения с учетом кориолисовой силы
statyi -> Исследовательский комитет по политической идентичности рапн


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©geo.ekonoom.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница