Ретроспективный анализ режима русловых переформирований р.Оби в среднем течении

Для анализа режима русловых переформирований выбран участок 990–1245 км по лоцманской карте. Для данного участка реки характерно преобладание разветвленного русла с элементами меандрирования. Верхний створ участка исследования находится в узле слияния рек Обь и Томь, в нижнем створе имеется гидрологический пост в г. Колпашево.

Обь на участке исследований относится к рекам с весенне-летним половодьем и осенними паводками, зимняя межень низкая и продолжается около полугода. В связи с тем, что река Обь выше слияния с рекой Томью испытывает зарегулированность стока Новосибирским водохранилищем водный режим этого участка, особенно в маловодные и средние по водности годы определяется водным режимом реки Томь. На рисунке 2.4 приведены гидрографы стока реки Томь за различные по водности годы.

Рисунок 5.1 - Характерные гидрографы стока р.Томь – г.Томск-гидроствор.

Рисунок 5.2 – Гидрографы стока р.Обь у с. Дубровино за характерные по водности годы.

В маловодные и средние по водности годы максимальные расходы воды реки Оби выше впадения в нее реки Томи редко превышают 3000 м³/с ввиду значительной зарегулированности стока. В многоводные годы объема Новосибирского водохранилища недостаточно для регулирования стока и расходы воды достигают 9000 м³/с. Половодье начинается в первой половине апреля. 

От устья реки Томь до г. Колпашево водность реки Обь повышается за счет впадения крупной реки Чулым, а также нескольких небольших рек: Шегарка, Бакса, Татош, Корта, Чая. Даже в маловодные годы максимальные расходы воды достигают 10 000 м³/с, а в многоводные превышают 16 000 м³/с. Подъем уровней весной начинается, в среднем, 16 апреля. Половодье начинается во второй  половине апреля подъемом уровня на 10-15 см/сут (наибольшая интенсивность составляет 80-90 см/сут при густом ледоходе или во время ледового затора). Спад половодья в многоводные годы продолжается до конца августа-начала сентября. Продолжительность половодья составляет, в среднем, 124 дня. 

Рисунок 5.3 – Гидрографы стока р.Обь у г. Колпашево за характерные по водности годы.

После прохождения половодья на р. Оби устанавливается летне-осенняя межень продолжительностью два-три месяца, с августа-сентября по октябрь. Плавное снижение уровня воды прерывается кратковременными подъемами уровня, вызванными дождевыми паводками. Колебания уровня из-за дождевых паводков незначительные. Наиболее низкие уровни при открытом русле наблюдаются в сентябре-октябре. Осенью в период установления ледяного покрова уровни воды повышаются в среднем на 20-30 см. 

Зимняя межень устанавливается в конце октября – начале ноября и продолжается до начала подъема половодья (середина апреля). В начале зимней межени уровни воды в р. Обь выше минимальных уровней осенней межени из-за зашугованности русла. В дальнейшем водность реки снижается и минимальные годовые расходы и уровни наблюдаются в зимний период – в феврале-марте.

Участок р. Оби от устья реки Томи до г. Колпашево характеризуется различными типами руслового процесса: здесь чередуются участки русловой многорукавности островного типа, незавершенного меандрирования, пойменной многорукавности, также выделятся свободные и адаптированные излучины.

Материалом для исследования послужили лоцманские карты реки Обь за 1899, 1986 и 2011 гг. В данном исследовании особое внимание уделено распространению и изменению во времени количественных показателей русловой и пойменной многорукавности. 

В качестве измерителя русловой многорукавности выбрана плотность осередков – отношение площади осередков к полной площади участка русла в %. Изменения во времени этого показателя, по длине выбранного для исследования участка представлены в на рисунках 5.4, 5.5. Расстояние приведено к лоцманской карте 2011 г.

Рисунок 5.4 - График процентного соотношения площади острова к площади акватории р. Оби от устья р. Томи до с. Могочино за 1899, 1986 и 2011 гг.

Рисунок 5.5 - График процентного соотношения площади острова к площади акватории р. Оби от с. Могочина до г. Колпашево за 1899, 1986 и 2011 гг.

Анализ графиков и сопоставления лоцманских карт показывает, во-первых, неравномерность распространения осередков на данном участке – выделятся явных 5 очагов повышенной частоты осередков: 990-1006 км, 1030-1050 км, 1075-1130 км, 1164-1175 км и 1195-1220 км. При этом количество осередков сократилось во втором очаге и увеличилось в третьем. Претерпели изменения и размеры осередков – в основном, в местах присутствия их в 1899 г. их размеры уменьшились.  

Особого внимания заслуживают переформирования русла в местах распространения осередков за счет их смещения от одного берега к другому, т.к. в связи с этим коренным образом происходит перестройка планового поля скоростей и направлений течения и, как следствие, оси судового хода. Такие значительные изменения произошли, например, на 991 км: изначально в 1899 г. судовой ход проходил вблизи правого берега; по лоции 1929 г. судовой ход проходит по-прежнему у правого берега; к 1965 г. судовой ход уже сместился к левому берегу, т.к. осередок смещается к середине русла и разбивается на несколько мелких ниже по течению; в 1986 г. осередок по-прежнему в центре русла, судовой ход у левого берега; в 2011 г. осередок смещается левее, а судовой ход обходит его справа почти посередине русла.

Чуть менее интенсивные переформирования произошли с островом на 1044 км: в 1899, 1929, 1965 гг. основное русло проходило вдоль левого берега; к 1986 г. осередок сместился к середине русла, разделяя его на две почти равные протоки, судовой ход по прежнему проходил у левого берега; в 2011 г. левая протока увеличила свою длину и извилистость, вход в нее начал заносится донными наносами и судовой ход проходит по правой протоке.

Кроме развития русловой многорукавости данный участок реки Обь характеризуется значительным распространением пойменной многорукавности. Здесь русловые переформирования связаны с изменением главенства рукавов. Наибольшее распространение этого типа наблюдается от с. Могочино до г. Колпашево. Выше по течению также есть характерный участок, где русло делится на две почти равнозначные протоки на 1050-1073 км – основное русло и протока Старая Обь (Тебь). В 1899-1929 гг. большая часть расхода воды и судовой ход проходили по левому рукаву, за этот период у левого берега перед разветвлением начинает формироваться побочень. Со временем первая излучина в левом рукаве увеличивает степень развитости с 1,11 до 1,27 в 1965 г., побочень увеличивается в размерах и переформировывается в остров, прилегающий к левому берегу увеличивая угол поворота потока в левый рукав, часть расхода воды перераспределяется в правый рукав и в нем появляется возможность осуществлять судоходство во время высокой водности – на лоцманских картах 1965 и 1986 гг. обозначен временный судовой ход. В 2011 г. степень развитости верхней излучины левого рукава достигает 1,43, остров смещается вниз по течению, частично перекрывая вход в левый рукав, основной судовой ход идет по правому рукаву – протоке Старая Обь. В июне 2016 г. в период проведения полевых работ измерены расходы воды в этом разветвлении: при полном расходе воды в реки 4200 м³/с расходы воды в левом и правом рукаве составили 1250 м³/с (30 %) и 2950 м³/с (70 %) соответственно. Можно предположить, исходя из названия правого рукава Старая Обь в прошлом, еще до инструментальных измерений эта протока бывала основным руслом.

Между дер. Соколовка и с. Молчаново значительное преобразование русла произошло в районе о. Былинский: в 1899 и 1929 гг. основной судовой ход проходил по правому рукаву – излучине со степенью развитости 1,36, ширина русла на входе в излучину составляет 700 м; в 1965 г. основной судовой ход сместился в спрямляющую протоку, спрямленная излучина получает имя Старая Обь; к 1986 г. степень развитости Старой Оби увеличивается до 2,0, в 2011 г. – до 2,3, вход в протоку заносится наносами, в межень пересыхает, ширина на входе составляет 75 м.

Ниже с. Могочино вдоль Сарафановской горы с 1899 по 1929 гг. основное русло было прижато к левой части долины, в 1965 г. от правобережной поймы отделился о. Сарафановский и судовой ход сместился в расширившийся правый рукав. К 1986 г. о. Сарафановский разделился на три части.

Следующее разветвление ниже по течению сменило главенство рукавов в период с 1899 по 1929 гг. Увеличение водности правого рукава, огибающего о. Михайловский, повлияло на интенсивное развитие следующей вниз по течению излучины в районе с. Коломино – относительно прямое русло в 1899 г. достигает степени развитости 1,25 в 1929 г.; 1,46 в 1965 г., начинается формирование спрямляющей протоки (Коломенской прорвы) по схеме сопряженного разветвления за счет размыва и расширения Коломенской прямицы выше по течению; в 1986 г. степень развитости равна 1,65; к 2011 г. степень развитости достигла 1,74, спрямляющая протока (Коломенская прорва) увеличила глубину и ширину до 270 м в средней части; в 2016 г., судя по космическому снимку, ширина прорвы увеличилась до 310 м. 

Далее вниз по течению о. Каторжный делит русло также на 2 рукава, при этом главенство правого рукава сохраняется с 1899 по 2011 гг. Однако с развитием излучины у с. Коломино наметилась тенденция к увеличению водности левой протоки, которая, впрочем, может замедлится в связи с дальнейшим развитием Коломенской прорвы.

Ниже о. Каторжный до д. Тискино река имеет слабую извилистость, наблюдается несколько небольших островов. У д. Тискино в 1899 г. существовал крупный остров, однако уже к 1929 г. правый рукав начал отмирать, а левый расширился. Существовавший выше д. Тискино в 1965 г. побочень впоследствии оказался отторгнутым и к 1986 г. сместился к середине русла и превратился в остров.

Ниже д. Тискино русло разбивается на несколько проток, которые вновь сходятся у д. Баранаково через 12 км. Главное русло представляет собой излучину, в вершине которого отходит протока Орловская, с 1986 по 2011 гг. развивается по схеме незавершенного меандрирования, судовой ход теперь проходит по спрямляющее протоке Тисконской. 

Ниже д. Баранаково основное русло развивается по схеме свободного меандрирования. Следующие 4 излучины находятся в начальной стадии развития – степень развитости не превышает 1,4 и за более чем 100-летний период почти не изменилась. Наибольшего развития достигла Колпашевская излучина – ее степень развитости увеличилась с 1,75 в 1899 г. до 3,02 в 2016 г. Темпы размыва берега на отдельных участках достигают 40 м/год.