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

Рассматриваются факторы заторообразования в многолетней динамике и подходы к решению проблем борьбы с заторами и заторными наводнениями на основе имитационного компьютерного моделирования динамики потоков и заторных явлений на нижнем участке р. Томь, длина которого по главному руслу составляет около 120 км. Моделирование позволяет заранее просчитать разные варианты входных воздействий и реакции русловой системы на них. На основе одномерной модели HEC-RAS 4.0 исследуются вопросы локализации заторов, вероятность возникновения которых на разных участках русловой системы меняется со временем в соответствии с изменением водности реки, гидравлики потоков и прочности ледового покрова. В системе SMS 9.2 разработана двухмерная гидродинамическая модель русловой сети, позволяющая имитировать влияние заторов, возникающих на разных участках, на перераспределение стока между главным руслом и протоками, что даёт возможность оценивать опасности и риски заторных наводнений, влияние заторов на формирование русловой сети, а в дальнейшем – регулировать безопасный пропуск льда в половодье в районе населённых пунктов.

Вершинин Д.А., Уйманова В.А., Овсяников С.А. Сток взвешенных наносов р. Актру и особенности его режима за последние 50 лет // Вестник Томского государственного университета. 2014. № 381. C. 226–231.

Не смотря на значительную мутность горных рек, не во всех регионах нашей страны и в ближнем зарубежье проводятся регулярные наблюдения за мутностью ледниковых рек. Наблюдения за мутностью воды проводились в створе закрытой в настоящее время гидрометеостанции Актру в течение 1 месяца стандартным прибором для отбора проб воды на мутность – батометром-бутылкой. Одновременно с отбором проб проводились измерения уровня воды по рейке. Кроме измерений уровня воды по рейке постоянно велась запись уровней воды самописцем «Валдай». С 14 по 23 июля ежедневно проводились измерения расходов воды гидрометрической вертушкой. Отдельно необходимо рассмотреть резкий скачок мутности 14 июля 2012 г. В этот день в 16.00 зафиксирована мутность 27500 г/м3. Для сравнения в 1962 г. максимальная измеренная мутность составила 6820 г/м3 , в 1958 г. – 1560 г/м3 , в 1957 г. – 1487 г/м3 . Тем не менее, расходы взвешенных наносов за сравнимый период времени в 2012 г. превышают расходы взвешенных наносов 1962 г. ввиду наблюдавшихся больших расходов воды в 2012 г. в июне и июле, которые достигали 14-15 м3/с. Среднемесячный расход взвешенных наносов июля 1962 г. по И.М.Колюшкиной составлял 8,99 кг/с, средний расход взвешенных наносов за период измерений в июле 2012 г. составляет 16,4 кг/с. Весомый вклад в среднемесячный расход взвешенных наносов в 2012 г. приходится на паводок 14 июля, когда его максимум достиг 357 кг/с. В целом, за период измерений 2012-2013 гг. максимальная зафиксированная мутность реки Малый Актру составила 1824 г/м3 , в 1962 г. максимальная мутность Малого Актру 1 августа была 4582 г/м3.Еще одной составляющей наблюдений последних лет был гранулометрический анализ взвешенных наносов. Результаты гранулометрического анализа указывают на преимущественное процентное содержание во взвешенных наносах частиц крупностью от 0,5 до 0,1 мм – от 30 до 60 %. Распределение гранулометрического состава взвешенных наносов 14 июля 2012 г. несколько отличается от остальных проб – здесь большая часть приходится на фракцию 0,1-0,05 мм.

Вершинин Д.А., Тарасов А.С., Шац Н.В. Гидрометеорологические факторы формирования заторных явлений на р. Томи у г. Томска и их изменения во времени // Современные достижения и проблемы в области изучения окружающей среды: материалы Всероссийской молодежной научно-практической конференции с международным участием (Барнаул, 1-8 августа 2014). – Барнаул: ООО «ТЛ Красный угол», 2014. – С. 17-20.

Рассматриваются факторы заторообразования и их многолетние изменения на участке реки Томь у г. Томска. К основным гидрометеорологическим факторам, влияющим на формирование заторов и их мощность, отнесены условия формирования ледостава в начале зимы, толщина льда, интенсивность волны половодья во время вскрытия, тепловое воздействие на ледовый покров весной.

Вершинин Д.А., Земцов В.А., Инишев Н.Г. Факторы формирования заторных явлений на реках при переходе из горных территорий в равнинные (на примере реки Томи) // Охрана окружающей среды и природных ресурсов стран Большого Алтая. Материалы международной научно-практической конференции (г.Барнаул – г.Горноалтайск, 23-26 сентября 2013 г.) / Изд-во Алтайского гос. ун-та. – Баранаул, 2013. – С.55-58

Один из важных факторов формирования заторов на р.Томи в районе г.Томска- объем первой паводочной волны, от которого зависит протяженность вскрытия вышележащих участков и количество льда, поступающего на рассматриваемый участок, где лед еще не ослаблен. Второй важный фактор формирования заторов, характерный для реки Томь вблизи города Томска – переход долины реки из слабовсхолмленной части бассейна в равнинную, граница которых расположена в черте города. Еще один из местных факторов – в результате снижения уклонов при переходе из слабовсхолмленной части водосбора в равнинную резко снижается транспортирующая способность потока во все периоды водности и часть донных наносов оседает вблизи границы смены рельефа в виде многочисленных островов и осередков, наблюдаемых в межень ниже коммунального моста. Именно в этой части происходит стеснение сечения, и вызываются значительные подъемы уровня воды выше по течению. Последним из природных факторов, связанный также с изменением уклонов долины и изменением типа русла является переход от преимущественно однорукавного русла, которым является русло реки Томи от границы Томской и Кемеровской областей до г. Кемерово к разветвленному руслу. Одним из примеров действующей методики прогноза максимального уровня является регрессионная модель Д.А.Буракова создана для створа Томь-Томск пристань. Более протяженную территорию можно охватить использую математические (компьютерные) имитационные модели русел рек с поймами, в которых кроме рельефа можно также учесть и гидротехнические сооружения в русле и на пойме. Коллективом кафедры гидрологии ТГУ создано несколько моделей участков русла реки Томи в системе HEC-RAS 3.1. Имеется возможность заложить в модель данные о ледовом покрове и его прочности, а также размеров заторов. В перспективе имеется возможность объединить разрозненные модели в единую для русла реки Томи большой протяженности для обеспечения поддержки принятия решений по проведению противозаторных мероприятий и прогнозирования масштабов последствий заторных явлений.

Земцов В.А., Вершинин Д.А., Инишев Н.Г. Исследование стока наносов и вертикальных деформаций русла на участке р. Томь путем имитационного компьютерного моделирования // Двадцать восьмое пленарное межвузовское совещание по проблеме розионных, русловых и устьевых процессов (г. Пермь, 8-10 октября 2013 г.): доклады и краткие сообщения / Перм. гос. нац. исслед. ун-т. – Пермь, 2013. – С. 106-107

В работе представлены результаты оценки русловых деформаций и стока наносов на участке р. Томь посредством имитационного одномерного компьютерного моделирования стока воды и наносов в программе HEC-6 Корпуса гражданских инженеров Армии США. При моделировании использовались разные формулы транспортирующей способности потока, включенные в программу НЕС-6. С помощью компьютерной модели рассчитаны деформации русла реки за реальный период в 21 год. Оказалось, что из всех перечисленных выше зависимостей формула Лорсена в модификации Коупланда 1989 г. Это позволяет рекомендовать указанную формулу для расчета расхода наносов р. Томь на неразветвленных участках со сходным гранулометрическим составом грунта.

Тарасов А.С., Вершинин Д.А. Изучение закономерностей формирования ледовых заторов на реке Томь в городе Томске. // «Первые Вингродовские чтения. Будущее гидрологии.» Международная конференция и школа-семинар для молодых ученых и аспирантов. (16-18 ноября 2013 г, Санкт-Петербургский государственный университет. г.Санкт-Петербург, Россия). Сборник тезисов. – С. 188-189

Первым важным фактором возникновения заторов на реке Томь является ее направление течения – с юга на север. Была предпринята попытка изучения процесса таяния и расчета прочности ледового покрова на реке Томь в городе Томск: - были обработаны данные наблюдений за толщиной ледового покрова, сроками становления (разрушения) ледостава, продолжительностью ледостава, суммой отрицательных температур воздуха за период ледостава; - были изучены связи характеристик прочности ледового покрова с заторными явлениями; - проведена оценка применения метода С.Н. Булатова для расчёта таяния ледового покрова пресных водоёмов и водотоков и определения его прочности на примере реки Томь в городе Томск. К антропогенным факторам формирования заторов следует отнести интенсивную добычу нерудных строительных материалов из русла реки Томи. В результате значительного углубления русла возникли протяженные и глубокие плесы со сниженными скоростями течения, в которых формируются обширные и мощные ледовые поля, вызывающие дополнительные очаги заторов.