Анализ зависимости среднемноголетних расходов воды со скоростью горизонтальных деформаций

При гидротехническом строительстве и любой хозяйственной деятельности вблизи рек важным моментом является прогноз смещения берегов. В настоящее время такой прогноз чаще всего дается на основе совмещения разновременных топографических карт и планов, аэрофотоснимков и космических снимков. Такой прогноз не всегда учитывает изменения водности реки – в многоводный год величина размыва берега, вероятнее всего, будет больше, чем в маловодный. Второй важный момент – многолетние изменения водности рек Западной Сибири в половодье, о чем давно отмечается в исследованиях многих ученых, могут неоднозначно повлиять на оправдываемость прогноза размыва берега традиционным способом. К примеру сопоставление разновременных положений линии берега в многоводный период дадут завышенные прогнозные характеристики размыва берега при общем снижении водности и наоборот. Авторами предлагается исследование наличие связи показателя водности реки в половодье со значениями средних скоростей размыва. Материалом для данного исследования послужили данные о горизонтальных деформациях берегов свободных излучин реки Чулым, полученные при выполнении работ по проекту в 2016 г.

В ходе исследования определялись показатели активности горизонтальных деформаций для каждой выбранной излучины – средние скорости размыва; рассчитывались некоторые морфометрические характеристики – длина и шаг излучины. В качестве показателя водности реки также рассчитывался расход, превышенный в течение 30 суток Q₃₀, осредненный за период между разновременными снимками русла по всем гидрологическим постам на исследуемом участке в зависимости от расположения излучин по длине.

Как выяснилось, связь между расходами воды и смещением в плане бровки вогнутого берега оказалась неоднозначна и требовала учета дополнительных факторов. В связи с этим в исследование вводился показатель развитости излучины – S/λ (отношение длины излучины к ее шагу), который хорошо описывает связь между скоростью деформаций русла в плане и данным морфометрическим показателем. Известно, что наибольшие значения средних скоростей размыва на излучине достигаются при степени развитости равной 1,6, что также принялось во внимание.

При прочих равных условиях, увеличение длины излучины больше значения 1,6 показывало снижение скоростей размыва берега. Поэтому данный параметр также вводится в уравнение, которое приобретает следующий вид:

где C_ср – средняя скорость размыва излучины, м; Q₃₀ – среднемноголетний (осредненный) 30-дневный расход воды, м³/с; S/λ – степень развитости излучины; S – длина излучины, м.

Зависимость скорости размыва берега от функции расхода воды длины излучины и степени ее развитости разгруппировалась на две части (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 - Зависимость скорости размыва берега от функции расхода воды длины излучины и степени ее развитости.

По полученным на рисунке 6.1 зависимостям рассчитываются коэффициенты уравнения регрессии для уточнения связи средних скоростей размыва излучин и функции расхода воды длины излучины и степени ее развитости. На рисунке 6.2 представлена связь рассчитанных по формуле 6.1 с учетом коэффициентов уравнения регрессии значений скоростей горизонтальных деформаций берегов (С р) и измеренных скоростей горизонтальных деформаций берегов (С изм) для тех же излучин.

Рисунок 6.2 - Связь рассчитанных и измеренных скоростей горизонтальных деформаций берегов.

Полученный коэффициент детерминации свидетельствует о достаточно значимой зависимости. Тем не менее, считаем необходимым отметить, что результаты данного исследования требуют более детального и углубленного подхода, т.к. они важны в современной практике прогнозирования русловых переформирований. Полученные результаты требуют проверки на независимом материале, прежде чем их можно будет использовать для прогнозирования береговых деформаций. Однако нужно отметить тот факт, что предыдущие исследования авторов в этой области на р. Чулым располагали в результате расчетов коэффициентом детерминации ниже, чем в данном исследовании. Вероятнее всего это связано с количеством взятых для изучения излучин, что должно быть принято во внимание при дальнейших исследованиях.