О проекте

Чаще всего наносы, передвигающиеся по дну русел равнинных рек, движутся, образуя различные по размерам и формам скопления – русловые формы. Это могут быть гряды, рифеля, антидюны и т.д. Практически повсеместно наблюдаются гряды на дне крупных равнинных рек, сложенных крупным и мелким песком. Гораздо реже встречаются такие формы в руслах рек, сложенных крупным обломочным материалом – гравием и галькой. Тем не менее, и на таких реках можно встретить чередующиеся близкие по форме и размерам гряды из крупного обломочного материала. Подобные места достаточно редки, и возникает предположение, что образование таких сравнительно небольших по площади грядовых полей связано с гидравлическими условиями, отличными от распространенных повсеместно. Сведения о русловых грядах, сложенных крупным обломочным материалом на реках, встречаются в работах П. Карлинга [1], К. Вулдриджа [2], Р.С. Чалова [3] и других исследователей в разных странах.

На разветвленном участке р. Томи от с. Курлек до с. Коларово (рис. 1) в однорукавном русле преобладают наносы галечной, а местами и валунной фракций, в протоках – более мелких галечно-гравелистых фракций. Грядовый рельеф в общем случае не развит, но имеют место небольшие поля со сплошным распространением грядовых форм, сложенных гравийным материалом. Эти поля представляют большой интерес, так как не являются характерными русловыми формами, как для рассматриваемого участка, так и для р. Томи.

Рис. 1 Схема участка исследования.

    Грядовые поля расположены в месте пересечения проток Светлая и Калтайская, а также в протоке Панькова (верхняя часть Калтайской протоки) и на обсыхающих в межень отмелях в протоке Калтайской. Длина и высота наблюденных гряд в среднем варьируют от 6 до 17,5 м и от 0,15 до 0,6 м соответственно. Места распространения всех грядовых полей в межень свободны от воды, протока Панькова в год с низкой меженью пересыхает полностью. Полевые работы по изучению грядового рельефа на исследуемом участке проводились с участием сотрудников и студентов кафедры гидрологии ТГУ в 2009-2012 гг.

После прохождения половодья 2010 г. некоторые участки распространения гряд оказались почти идеально выровненными (см. рис. 2, 3).

Рис. 2. Грядовый рельеф в нижней части протоки Панькова в 2008 г. Фото Д.К.Замараева.

 

Рис. 3. Фото участка, изображенного на рис. 2 после прохождения половодья 2010 г.

 Подобная смена рельефа дна русла позволяет предположить об изменении гидравлических условий (скоростей течения и расходов воды) в разветвленном русле при прохождении ледохода с образованием ледовых заторов в различных протоках и перераспределении стока в другие протоки.

 Основной задачей проекта является изучить воздействие ледовых заторов на перераспределение стока воды, донных наносов, форм их транспорта и деформаций русла в разветвлениях крупных рек Западной Сибири в естественных условиях и при техногенных воздействиях.

Для выполнения проекта предполагается использование комплекса современных методов исследования взаимодействий потока и русла, направленного на проведение мониторинга и измерений по заранее разработанной программе полевых исследований для выявления причин и факторов возникновения и устойчивости ледовых заторов, компьютерное моделирование  участков русел. Будут обобщены результаты дистанционного зондирования (аэро- и космосъемки) с определением закономерностей и параметров русловых деформаций. Планируется применение геоинформационных систем, цифровых моделей рельефа русел с поймами, уточнение рельефа русла эхолотированием, экспресс-методов измерения поля скоростей потока, отбора проб донных наносов с использованием разрабатываемых авторами приборов и методов, построение компьютерных моделей системы поток-русло на базе имеющихся программ и моделирующих систем.

Общий план работ на весь срок выполнения проекта:

1. Обобщение материалов дистанционного зондирования (аэро- и космоснимки) по разветвлениям русел, находящихся в естественных условиях и под техногенным воздействием, анализ факторов возникновения ледовых заторов. 2013 г.

2. Разработка программы полевых исследований и мониторинга динамических процессов на исследуемых участках русел. 2013 г.

3. Проведение полевых работ, необходимые для построения компьютерных моделей русловых систем, изучения распределения стока на разветвлениях, движения наносов и русловых деформаций. 2013-2014 гг.

4. Построение компьютерных моделей, развитие теории и практики компьютерного моделирования разветвленных участков рек на основе существующих моделирующих систем, позволяющих создавать одно- и двумерные модели системы поток-русло. 2013-2014 гг.

5. Разработка методов расчета и прогноза возникновения ледовых заторов и русловых деформаций. 2013-2014 гг.