Факторы формирования заторов при ледоходе и их учет для обоснования мероприятий по предотвращению наводнений на участке р. Томи у г. Томска

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Геосферные исследования. 2017; : 75-91

Факторы формирования заторов при ледоходе и их учет для обоснования мероприятий по предотвращению наводнений на участке р. Томи у г. Томска

Замараев Д. К.

https://doi.org/10.17223/25421379/5/7

Аннотация

Актуальность работы обусловлена существенным антропогенным прессингом на русло и пойму р. Томь, который усугубил существующие угрозы катастрофических наводнений. Определены наиболее эффективные способы защиты населения, застроенных территорий и инфраструктуры поселений от угроз, обусловленных катастрофическими наводнениями на р. Томи у г. Томска. Произведен анализ процессов взаимодействия основного русла и речных пойм, их морфологических особенностей при наступлении катастрофических наводнений весеннего половодья р. Томи у г. Томска. В нижнем течении р. Томь выходит с гор на равнину, снижаются скорости течения, осаждаются наносы, река разбивается на рукава, появляются острова и многочисленные протоки, плесы и перекаты. Естественные деформации русла и поймы характеризуются двумя типами: русловая и пойменная многорукавность. Образовавшийся в основном русле затор льда, подобно плотине, вызывает подъем уровня воды, происходит выход воды на пойму. По мере подъема уровня на пойме возрастает альтернативный основному руслу поток паводковых вод. Пойменная и русловая многорукавность оказывается способной пропускать выходящие на пойму паводковые воды в обход образующимся заторам в основном русле. За многие тысячелетия на затороопасных участках сформировались пойменные протоки, отводившие воду с поймы в обход заторам. Они действуют подобно аварийным клапанам, сбрасывающим избыток воды. Борьба с наводнениями от заторов льда должна быть сведена к поддержанию в «действующем» состоянии проток, сбрасывающих паводковые воды, с одновременным обвалованием территорий, затопление которых недопустимо с хозяйственной и экологической точек зрения (жилые массивы, предприятия, коммуникации и др.).

Список литературы

1. Беркович К.М., Вершинин Д.А., Земцов В.А., Рулева С.Н., Сурков В.В., Фролова H-Л. Ледовый и русловой режим нижнего течения реки Томи // Эрозионные и русловые процессы : сб. тр. / под ред. Р.С. Чалова. М. : Географический факультет МГУ, 2015. Вып. 6. С. 183-198

2. Беркович К.М., Рулева С.Н., Сурков В.В., Чалов Р.С. Антропогенные переформирования русла реки Томи // Эрозия почв и русловые процессы. М. : Изд-во МГУ, 1998. Вып. 11. С. 201-206

3. Бузин В. А. Опасные гидрологические явления. СПб. : РГГМУ, 2008. 128 с

4. Бузин В. А., Зиновьев А. Т. Ледовые процессы и явления на реках и водохранилищах: методы математического моделирования и опыт их реализации для практических целей (обзор современного состояния проблемы). Учреждение РАН, Ин-т водных и экологических проблем Сибирского отделения РАН. Барнаул : Пять плюс, 2009. 167 с

5. Бузин В. А., Копалиани З.Д Наводнения на реках России при современных тенденциях изменения климата // Ученые записки РГГМ. 2007. № 5. С. 43-54

6. Великанов М.А. Русловой процесс (основы теории). М. : Госфизматгиз, 1958. 395 с

7. Гудымович С. С., Рычкова И.В., Рябчикова Э.Д Геологическое строение окрестностей г. Томска (территории прохождения геологической практики) : учеб. пособие. Томск : Том. политехн. ун-т, 2009. 84 с

8. Донченко Р.В. Ледовый режим рек СССР. Л. : Гидрометеоиздат, 1987. 248 с

9. Земцов В. А., Вершинин Д. А., Инишев Н.Г. Имитационное моделирование заторов (на примере р. Томь, Западная Сибирь) // Лед и снег. 2014. № 3. С. 59-68

10. Каменсков Ю.И. Русловые и пойменные процессы. Томск : Изд-во ТГУ, 1987. 173 с

11. Кононова Н.К. Связь стихийных бедствий в России в 2013 г. и 2014 г. с циркуляцией атмосферы Северного полушария // Сложные системы. 2014. № 4 (13). С. 46-60

12. Лисер И.Я. Весенние заторы льда на реках Сибири. Л. : Гидрометеоиздат, 1967. 103 с

13. Малолетко А.М. Эволюция речных систем Западной Сибири в мезозое и кайнозое. Томск : Том. гос. ун-т, 2008. 288 с

14. Мониторинг ледовой обстановки и прохождения весеннего половодья на р. Томи // ОАО «Томскгеомониторинг». 2010. Отчет по III этапу

15. Попов И.В. Деформации речных русел и гидротехническое строительство. Л. : Гидрометеоиздат, 1965. 328 с

16. Савичев О.Г. Гидрологическое обоснование руслоисправительных работ на реке Томи (Западная Сибирь) с целью снижения опасности наблюдений // Гидротехника. 2012. № 3. С. 93-97

17. Тарасов А.С., Вершинин Д.А. Определение локализации ледовых заторов на разветвленном участке р. Томь с помощью компьютерного гидравлического моделирования // Вестник Томского государственного университета. 2015. № 390. С. 218224

18. Фалеев М.И., Черных Г. С., Старостин А. С. Оценка опасностей и угроз, обусловленных катастрофическими наводнениями, и предложения по защите населения и территорий от них // Стратегия гражданской защиты: проблемы и исследования. 2014. Т. 4. С. 18-32

19. Bakony P. Simulation of unsteady flow due to ice jams formation // Proc. Inter. Conf. on fluvial hydraulic. 1988. P. 310-315

20. Beltaos S., Krishnappan B.G. Surges from ice jam releases: a case study // Can. J. Civ. Eng. 1982. № 2. P. 276-284

21. Burakov D.A., Avdeeva Y.V., Kosmakova V.F. Flooding in the river basins of Siberia // NATO Science Series. IV Earth and Environmental Sciences. Springer. 2007. V. 78. P. 111-124

22. Churuksaeva V.V., Starchenko A.V. Depth Averaged Modeling of Turbulent River Flow // Mathematical and Informational Technologies: Conference Information. Vrnjacka Banja, 28.08.-31.08.2016, Budva, 01.09.-05.09.2016. Belgrade, 2016. P. 61-62

23. Lindenschmidt K.-E., Sydor M, Carson R. Ice jam mode lling of the Red River in Winnipeg. 16th CRIPE Workshop on the Hydraulics of Ice Covered Rivers. Winnipeg, 2011. P. 274-290

24. Mayer I., Starosolszky O. Hydraulics of ice jams development // IAHR Ice Symp. Sapporo, 1988. P. 304-315

25. Pariset E., Hausser R., Gagnon A. Formation of ice covers and ice jams in rivers // J. Hydraul. Div. 1966. V. 92. NHY 6. P. 1-24

26. Uzuner MS., Kennedy J.F. The mechanics of river ice jams // Proc.IAHR / PLANC Symp. on River and Ice. Budapest, 1974. P. 7-15

27. Wang J., Chen P. Progress in studies on ice accumulation in river bends // Journal of hydrodynamics. 2011. V. 23, № 6. P. 737-744

Geosphere Research. 2017; : 75-91

Factors of formation of ice jams during floating of ice and their registration for the substantiation of the events for prevention of floodsat the area of Tom river Tomsk territory

Zamaraev D. K.

https://doi.org/10.17223/25421379/5/7

Abstract

Relevance: Nowadays the channel and the flood plain of the Tom River undergo an essential anthropogenic pressure. This pressure aggravates the threat of severe floods. Aim of the research: The purpose of this paper is to define the most efficient methods to protect the populace, built-up areas and settlements infrastructure endangered by the floods on the Tom River near Tomsk city. The research is based on the analysis of interaction between the main channel and the flood plains and their morphological features in the period of severe snowmelt floods on the Tom River near Tomsk city. In results: In the downstream the Tom River transits from the mountain regime to the plain one. The flow velocity slows down and drifts settle. The river divides into branches, the numerous islands, cut-offs, reaches and bars appear. There are two types of natural deformations of the landscape, namely the channel and the flood plain become multi-branch. The ice jam formed in the main channel causes the rise of the water level. The water overflows to the flood plain. While the water level in cut-offs and branches increases, the flow of the flood waters, which is alternative to the main channel, rises up. The channel and main floods multibranches let the flood water through round the ice jams. During many thousands of years the flood plain cutoffs formed on the jam-hazardous areas. This cut-offs have been draining the water from the flood plain round the ice jams. They act as emergency valves that discharge the excess of water. The struggle against floods caused be ice jams should consist in maintenance of the cut-offs, which discharge the flood water, in operational state. Besides, the important agricultural, industrial and residential areas should be diked.

References

1. Berkovich K.M., Vershinin D.A., Zemtsov V.A., Ruleva S.N., Surkov V.V., Frolova H-L. Ledovyi i ruslovoi rezhim nizhnego techeniya reki Tomi // Erozionnye i ruslovye protsessy : sb. tr. / pod red. R.S. Chalova. M. : Geograficheskii fakul'tet MGU, 2015. Vyp. 6. S. 183-198

2. Berkovich K.M., Ruleva S.N., Surkov V.V., Chalov R.S. Antropogennye pereformirovaniya rusla reki Tomi // Eroziya pochv i ruslovye protsessy. M. : Izd-vo MGU, 1998. Vyp. 11. S. 201-206

3. Buzin V. A. Opasnye gidrologicheskie yavleniya. SPb. : RGGMU, 2008. 128 s

4. Buzin V. A., Zinov'ev A. T. Ledovye protsessy i yavleniya na rekakh i vodokhranilishchakh: metody matematicheskogo modelirovaniya i opyt ikh realizatsii dlya prakticheskikh tselei (obzor sovremennogo sostoyaniya problemy). Uchrezhdenie RAN, In-t vodnykh i ekologicheskikh problem Sibirskogo otdeleniya RAN. Barnaul : Pyat' plyus, 2009. 167 s

5. Buzin V. A., Kopaliani Z.D Navodneniya na rekakh Rossii pri sovremennykh tendentsiyakh izmeneniya klimata // Uchenye zapiski RGGM. 2007. № 5. S. 43-54

6. Velikanov M.A. Ruslovoi protsess (osnovy teorii). M. : Gosfizmatgiz, 1958. 395 s

7. Gudymovich S. S., Rychkova I.V., Ryabchikova E.D Geologicheskoe stroenie okrestnostei g. Tomska (territorii prokhozhdeniya geologicheskoi praktiki) : ucheb. posobie. Tomsk : Tom. politekhn. un-t, 2009. 84 s

8. Donchenko R.V. Ledovyi rezhim rek SSSR. L. : Gidrometeoizdat, 1987. 248 s

9. Zemtsov V. A., Vershinin D. A., Inishev N.G. Imitatsionnoe modelirovanie zatorov (na primere r. Tom', Zapadnaya Sibir') // Led i sneg. 2014. № 3. S. 59-68

10. Kamenskov Yu.I. Ruslovye i poimennye protsessy. Tomsk : Izd-vo TGU, 1987. 173 s

11. Kononova N.K. Svyaz' stikhiinykh bedstvii v Rossii v 2013 g. i 2014 g. s tsirkulyatsiei atmosfery Severnogo polushariya // Slozhnye sistemy. 2014. № 4 (13). S. 46-60

12. Liser I.Ya. Vesennie zatory l'da na rekakh Sibiri. L. : Gidrometeoizdat, 1967. 103 s

13. Maloletko A.M. Evolyutsiya rechnykh sistem Zapadnoi Sibiri v mezozoe i kainozoe. Tomsk : Tom. gos. un-t, 2008. 288 s

14. Monitoring ledovoi obstanovki i prokhozhdeniya vesennego polovod'ya na r. Tomi // OAO «Tomskgeomonitoring». 2010. Otchet po III etapu

15. Popov I.V. Deformatsii rechnykh rusel i gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo. L. : Gidrometeoizdat, 1965. 328 s

16. Savichev O.G. Gidrologicheskoe obosnovanie rusloispravitel'nykh rabot na reke Tomi (Zapadnaya Sibir') s tsel'yu snizheniya opasnosti nablyudenii // Gidrotekhnika. 2012. № 3. S. 93-97

17. Tarasov A.S., Vershinin D.A. Opredelenie lokalizatsii ledovykh zatorov na razvetvlennom uchastke r. Tom' s pomoshch'yu komp'yuternogo gidravlicheskogo modelirovaniya // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. 2015. № 390. S. 218224

18. Faleev M.I., Chernykh G. S., Starostin A. S. Otsenka opasnostei i ugroz, obuslovlennykh katastroficheskimi navodneniyami, i predlozheniya po zashchite naseleniya i territorii ot nikh // Strategiya grazhdanskoi zashchity: problemy i issledovaniya. 2014. T. 4. S. 18-32