Тананаев Никита Иванович Сток наносов и русловые процессы на реках криолитозоны

brief description

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В. ЛОМОНОСОВА
На правах рукописи
ТАНАНАЕВ Никита Иванович
УДК 556.537:556.345
СТОК НАНОСОВ И РУСЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ НА РЕКАХ КРИОЛИТОЗОНЫ 25.00.27 - гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия
Диссертация
на соискание ученой степени кандидата географических наук
Научный руководитель доктор географических наук, профессор Р.С. Чалов
Москва - 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ 1
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. Факторы формирования стока наносов и русло­вых ПРОЦЕССОВ В КРИОЛИТОЗОНЕ 11
1.1. Общая характеристика криолитозоны и влияние мерзлоты на сток
НАНОСОВ И РУСЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ 11
1.2. Геологическое строение и рельеф 14
1.3. Климат 18
1.4. Гидрография и гидрологический режим рек 24
1.4.1. Характеристика гидрографической сети 24
1.4.2. Особенности формирования стока рек в криолитозоне 27
1.4.3. Речной сток и гидрологический режим. 31
1.4.4. Ледовый режим 39
1.5. Мерзлотные условия 41
ГЛАВА 2. Формирование и режим стока взвешенных нано­сов РЕК КРИОЛИТОЗОНЫ 49
2.1. Изученность формирования стока взвешенных наносов рек
криолитозоны 49
2.2. Материалы и методы исследований 54
2.3. Изменчивость стока наносов в различных временных масштабах 56
2.3.1. Внутригодовая изменчивость 56
2.3.2. Межгодовая изменчивость 70
Выводы к главе 2. 75
ГЛАВА 3. Многолетние характеристики стока взвешен­ных НАНОСОВ РЕК КРИОЛИТОЗОНЫ 77
3.1. Изученность характеристик стока взвешенных наносов в
криолитозоне 77
3.2. Роль ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ в формировании стока
НАНОСОВ С ВОДОСБОРОВ рек криолитозоны 82
3.3. Расчёт характеристик стока взвешенных наносов с неизученных
ВОДОСБОРОВ КРИОЛИТОЗОНЫ 94
Выводы к главе 3. 101
ГЛАВА 4. УСЛОВИЯ И ОСОБЕННОСТИ РУСЛОФОРМИРОВАНИЯ РЕК КРИОЛИТОЗОНЫ 103
4.1. Оценка роли промерзания в формировании русел 103
і

4.2. Факторы формирования мёрзлых грунтов
4.3. Механизм формирования мёрзлых грунтов
4.4. Методика определения площадей промерзания в руслах больших рек
криолитозоны 117
4.5. Фактические данные и их сопоставление с результатами расчётов 120
Выводы к главе 4. 125
ГЛАВА 5. Русловые переформирования больших равнин­ных РЕК КРИОЛИТОЗОНЫ (НА ПРИМЕРЕ СРЕДНЕЙ ЛЕНЫ) ПОД ВЛИЯНИЕМ СЕЗОННОГО И МНОГОЛЕТНЕГО ПРОМЕРЗАНИЯ 127
5.1. Составление планов деформаций русла: материалы и методика 127
5.2. Русловые деформации на участке средней Лены и воздействие на
НИХ СЕЗОННОГО И МНОГОЛЕТНЕГО ПРОМЕРЗАНИЯ РУСЛА. 129
5.2.1. Общая характеристика русла и условий его формирования на
ИССЛЕДУЕМОМ УЧАСТКЕ. ' 129
5.2.2. Русловые переформирования на участке Павловского переката и
ИХ СВЯЗЬ С ПРОМЕРЗАНИЕМ ГРУНТОВ 13 3
5.3. Влияние гидрологических условий на промерзание и устойчивость
русла средней Лены 143
5.4. Влияние мерзлотных условий на хозяйственную деятельность в
СРЕДНЕМ И НИЖНЕМ ТЕЧЕНИИ ЛЕНЫ. 151
Выводы к Главе 5. 156
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

bibliography

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе рассмотрены основные закономерности формирования стока наносов, морфологии и динамики русел больших равнинных рек крио­литозоны, условия промерзания речных отложений, определены возможности прогнозирования распространения многолетнемёрзлых пород в руслах рек.
1. Изменчивость мерзлотных условий территории криолитозоны определяется её дифференциацией по климатическим условиям и свойствам рельефа. Ис­следование её географических закономерностей позволило выделить в преде­лах криолитозоны 6 субрегионов по условиям формирования стока взвешен­ных наносов, что определяется характеристиками рельефа, климатическими условиями и типом водного режима.
2. Влияние мерзлотных условий на сток взвешенных наносов по-разному про­является в различных временных масштабах. В отдельные фазы водного ре­жима изменчивость определяется ограничением эрозии на водосборах криоли­тозоны в период формирования талого стока. Для большинства рек криолито­зоны в период половодья и паводков наблюдаются положительная связь s = s(Q). Это проявляется в превышении мутности на подъёме половодья над мут­ностью в период спада, причём максимум мутности наблюдается в среднем на 3-5 дней раньше максимума расхода воды; это связано с истощением источни­ков поступления наносов на водосборах и в руслах рек;. Для рек с дальнево­сточным типом водного режима характерны отрицательные связи s = s(Q), как в период половодья, так и во время паводков. Расходы взвешенных наносов при паводках превышают таковые в период половодья (при одинаковом рас­ходе воды) только на реках с дальневосточным типом водного режима; на ре­ках с восточно-сибирским типом водного режима это возможно только в тех случаях, если паводочные расходы превышают максимально наблюдённые в половодье. Связанные с мерзлотными условиями гистерезисные явления (не­равенство расходов взвешенных наносов в различные фазы водного режима при Q = const) характерны для всех рек криолитозоны.

3. Межгодовая изменчивость стока взвешенных наносов зависит от изменчи­вости климатических характеристик криолитозоны в зимний период. Предло­женный гидротермический показатель ГТ3, основанный на сопоставлении сумм осадков и отрицательных температур зимнего периода, отражает влияние синоптической изменчивости на мерзлотные условия криолитозоны. Для рек с восточно-сибирским типом водного режима на графиках R=f(Q) выделены две ветви, характеризующие годы со значениями ГТ3 > 1 и ГТ3 < 1, причём в годы сГТ3 ^ 1 (теплые, мягкие зимы) расходы наносов больше, чем в годы с У "У 3 ^ 1 (суровые зимы). Полученные связи R с суммами положительных температур для рек с дальневосточным типом водного режима показывают, что ГТ3 разде­ляет поле точек связи R=f(Q) на две ветви, причём Rrr3> і > Rn3<-
4. Впервые получена связь между параметрами связи R = f(Q) для территории криолитозоны, имеющая региональный характер. Основные ветви графика связи соответствуют районированию криолитозоны России по характеристи­кам рельефа и климата. Определяющими формирование стока взвешенных на­носов основными физико-географическими характеристиками водосборов криолитозоны являются средняя высота водосбора Я, слой осадков Р и темпе­ратура воздуха Т. На основании выявленных закономерностей составлены кар­ты модуля стока взвешенных наносов и средней мутности рек, предложена ме­тодика расчёта стока взвешенных наносов с водосборов неизученных рек криолитозоны. Данная методика заключается в определении параметров урав­нения R = AQ" по картам или эмпирическим уравнениям связи m =f(H, Р, Т) и А = f(m); норма стока неизученной реки может быть определена одним из ряда принятых в гидрологии методов.