![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Разработка теории и методологии управления русловыми процессами на основе использования пространственно-временных закономерностей их развития в естественном состоянии и в условиях различных по масштабу антропогенных воздействий на них. Типизация приемов и методов регулирования русла при использовании водных, минеральных и земельных ресурсов, транспортном освоении рек, возведении водохозяйственных, инженерных объектов и коммуникации через реки и на приречных территориях, в т.ч.: а) при комплексном их проведении; б) при выполнении единичных, обособленных от других видов гидротехнических мероприятий; в) при различных комбинациях их проведения. Оценка влияния на возможности управления периодических колебаний и направленных изменений стока воды и наносов при региональных и глобальных изменениях климата и природных условий, в т.ч. вследствие антропогенных воздействий. Выявление региональных и местных особенностей управления русловыми процессами на основе учета условий прохождения руслоформирующих расходов воды, устойчивости русел, стока наносов и соотношений его взвешенной и влекомой составляющих, морфодинамического типа русла и их изменчивости, структурных уровней проявления (дискретности) русловых процессов, их пространственной и временной взаимосвязанности. Обобщение положительного опыта и негативных последствий регулирования русел рек России и сопредельных государств. Районирование территории России по формам и методам искусственного воздействия на русловые процессы, их гидроэкологических последствиям с оценкой влияния на другие гидрологические, в первую очередь – опасные процессы и явления (наводнения, ледовые заторы и др.). Определение основных показателей (параметризация) русловых процессов, которые должны учитываться при разработке схем и проектов управления ими, оценке их влияния на гидроэкологическую безопасность, разработка схемы районирования территории России по характеру управления русловыми процессами, обеспечивающего гидроэкологическую безопасность водо- и землепользования в речных долинах. Выполнение исследований на реках Лене, Оби, Амуре, Северной Двине, Печоре и их притоках, малых реках Центра ЕТР, Поволжья, Алтая, Камчатки и обоснование для них рекомендаций по управлению русловыми процессами и обеспечения гидрологической безопасности.
Development of the theory and methodology of management of channel processes on the basis of use of existential regularities of their development in natural state and in the conditions of anthropogenous impacts, various on scale. Typification of practice and methods of regulation of the course when using water, mineral and land resources, navigation development on the rivers, construction of water engineering facilities and communication through the rivers and on the near-river territories, including: a) in case of their complex carrying out; b) in case of accomplishment of the single, isolated from other types hydrotechnical actions; c) in case of various combinations of their carrying out. An impact assessment on a possibility of management of periodic fluctuations and directed changes of a drain of water and deposits in case of regional and global climate changes and an environment, including owing to anthropogenous impacts. Detection of regional and local features of management of channel processes on the basis of accounting of conditions of passing the channel-forming water discharges, stability of courses, a drain of deposits and ratios of its weighed and carried components, morphodynamical type of the course and their variability, structural levels of manifestation (discretization) of channel processes, their spatial and temporary coherence. Generalization of positive experience and negative consequences of regulation of beds of the rivers of Russia and adjacent states. Division into districts of the territory of Russia in forms and methods of artificial impact on channel processes, their hydroecological consequences with an impact assessment on others hydrological, first of all – dangerous processes and the phenomena (floods, ice jams, etc.). Determination of the main indicators (parametrization) of channel processes which shall be considered in case of development of schemes and projects of management by them, to assessment of their influence on a hydroecological safety, development of the scheme of division into districts of the territory of Russia on nature of the management of channel processes ensuring a hydroecological safety water - and land use in river valleys. Accomplishment of researches on the Lena Rivers, Ob, Amur, Northern Dvina, Pechora and their inflows, the small rivers of the ETR Center, the Volga region, Altai, Kamchatka and reasons for recommendations for them about management of channel processes and ensuring hydrological safety.
1. Будет разработана общая концепция, теория и методология управления русловыми процессами, основывающаяся на максимально возможном использовании руслоформируюшей деятельности рек, их пространственно-временных закономерностях и прогнозных оценках развития при периодических и направленных изменениях водности и стока наносов. 2. Будут созданы: а) типизация приемов и методов регулирования русел как формы управления русловыми процессами и воздействия на них инженерных мероприятий в руслах рек и на приречных территориях; б) типизация воздействия водохозяйственных, транспортных, гидротехнических и других мероприятий на русловые процессы и гидроэкологическое состояние рек. 3. Система показателей и параметров русел на разных структурных уровнях проявления русловых процессов и соотношений между ними, определяющих условия управления русловыми процессами. 4. Принципы и показатели для обоснования ранжирования участков больших рек по устойчивости русла, его морфодинамическому типу, режиму переформирований, условиям и методам управления русловыми процессами. 5. Оценка антропогенной измененности малых и средних рек ряда регионов России и научно обоснованные меры по природоприближенному восстановлению их русел. 6. Схема районирования территории России по условиям управления русловыми процессами с оценкой их региональных и местных особенностей. 7. Будет выполнено обобщение положительного опыта и негативных последствии регулирования русел рек и воздействий на факторы русловых процессов, в т.ч. на пограничных и трансграничных реках. 8. Схемы районирования территории России и районированных больших и крупнейших рек (Обь, Лена, Енисей, Амур, Северная Двина и их основных притоков) по особенностям управления русловыми процессами и обеспечения гидроэкологической безопасности. 9. Материалы натурных исследований на больших реках и на малых реках ряда регионов России и научное обоснование для них рекомендаций по управлению русловыми процессами, обеспечивающими гидроэкологическую безопасность.
Разработаны принципы географо-гидрологического анализа русловых процессов; - создана и обоснована детальная морфодинамическая классификация русел, включающая в себя последовательно типы русловых процессов (соответствующих равнинным, горным и полугорным рекам), геоморфологические типы (широкопойменные, врезанные, адаптированные), морфодинамические типы русел и их разновидности, иерархию форм русел и типы руслового рельефа; - предложены схемы районирования территории России и сопредельных стран по русловому режиму рек, основывающиеся на учете факторов русловых процессов, обусловливающие зональные, региональные и местные особенности их проявлений; - разработаны принципы и методы пространственно-временного анализа русловых процессов, установлены соотношения между различными видами русловых деформаций; - разработана схема районирования территории Северной Евразии по условиям прохождения руслоформирующих расходов, устойчивости русла, уклонам рек; составлена соответствующая база данных; -создана база данных по морфологии и динамике русел рек и факторам русловых процессов для основных речных бассейнов России; Научным заделом работы служили многочисленные материалы по многолетним русловым съёмкам крупнейших больших и средних рек Азиатской части России и севера Европейской части, а так же результаты их географо-гидрологического анализа, на основе которых возможно создание морфологической классификации рек различного типа (равнинных, горных, полугорных) и материалы, освещающие прохождение руслоформирующих расходов, устойчивости речных русел и т.п.
- получены принципиальные схемы многолетних, периодических и направленных переформирований русел рек различных морфодинамических типов и выявлены причины, их обусловливающие; - обоснованы принципы гидрологических оценок состояния речных русел и опасности русловых деформаций для хозяйственной инфраструктуры на реках и жизнедеятельности людей; - созданы методы оценки многолетних и сезонных деформации перекатов и их учета при разработке капитальных и эксплуатационных прорезей; - обоснована концепция оптимизации путевых регуляционных работ на судоходных реках, позволяющая максимально учитывать их русловой режим; - разработаны методы оценки опасных гидрологических явлений, связанных с негативными проявлениями русловых процессов, и регулирования русел для их предотвращения.
МГУ имени М.В. Ломоносова | Соисполнитель |
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Разработка научных основ управления русловыми процессами для обеспечения гидрологической безопасности на реках |
Результаты этапа: 1. Разработка общей концепции управления русловыми процессами как основы обеспечения гидрологической безопасности на реках, протекающих в разных природных условиях. 2. Разработка теоретических основ и методологии управления русловыми процессами опирающейся на природные закономерности их развития, морфологию и динамику русел с учетом условий прохождения руслоформирующих расходов воды, устойчивости русел, стока и состава наносов, степени антропогенной измененности русел рек и их режима. 4. Обобщение положительного опыта и негативных последствии регулирования русел рек России и сопредельных государств для различных отраслей экономики с оценкой причин последних. 5. Разработка методов и приемов управления русловыми процессами для предотвращения опасных гидрологических явлений, совершенствования водных путей, прокладки через реки коммуникаций, обеспечения среды обитания ценных пород рыб с обоснованием гидроэкологической безопасности на конкретных реках. 6. Обоснование системы показателей для больших и крупнейших рек, по которым должно проводиться ранжирование их участков по условиям управления русловыми процессами. 7. Оценка условий, научное обоснование и разработка методов и приемов управления русловыми процессами на р. Оби с учетом ее водно-транспортной значимости, наличия урбанизированных и экономических освоенных участков, многонаселенных переходов через реку и т.д. 8. Разработка научных основ восстановления русел малых рек для обеспечения гидроэкологической безопасности (на примере рек Нижегородского правобережья Волги) и обеспечения среды обитания лососевых рыб (на примере рек Камчатки). 9. Выполнение исследований на реках бассейна Лены, на р. Оби, реках Камчатки, Алтая, центра ЕТР и Поволжья для получения материалов, необходимых при разработке методов управления русловыми процессами. Соответственно планируются поездки в указанные районы страны, выполнение натурных исследований и анализ имеющихся данных и материалов. 10. Разработка схем районирования России по условиям и методам управления русловыми процессами, антропогенной измененности речных русел, природной и природно-антропогенной их обусловленности, обеспечения гидроэкологической безопасности при их реализации. | ||
2 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Разработка научных основ управления русловыми процессами для обеспечения гидрологической безопасности на реках |
Результаты этапа: Кратко 1. Защита одной и представление к защите одной кандидатских диссертаций. 2. Подготовка статьи "Гидролого-географические основы управления русловыми процессами". 3. Издание монографии "Русловые процессы и путевые работы на судоходных реках" (Р.С. Чалов в соавторстве) 4 Подготовка участниками проекта 7 научных статей для высокорейтинговых журналов и 3 статей для сборников статей. Выступление с докладами по тематике проекта на различных научных и научно-практических конференциях, совещаниях и семинарах Подробно На основе ретроспективного анализа переформировании русел рек Северной Двины, Мезени, Печоры, Вычегды, Лены, Оби, малых рек Нижегородского Приволжья и Камчатки установлены закономерности их изменений за историческое время в связи c cаморазвитием русловых форм, периодическими и направленными колебаниями водности рек и антропогенными воздействиями. Получены гидролого-морфологические связи между параметрами русла и характеристиками водности рек, позволяющие оценить вклад периодических колебаний и повышений/понижений водности, связанных с направленными глобальными изменениями природной среды и климата, а также выделить воздействие антропогенных факторов на трансформацию русел, вплоть до смены их морфодинамических типов. Установлена периодичность в такой смене, обусловленная соответствующей периодичностью в колебании гидрологических характеристик реки. Временные изменения параметров русловых форм и полученные периодические и направленные изменения в морфодинамике русел определяют пространственно-временную изменчивость методов и приемов управления русловыми процессами, которые, таким образом, зависят от стадии развитости русловых форм (излучин, разветвлений) и крупных форм руслового рельефа (перекатов) и от цикла в периодических колебаний стока воды и наносов и направленных тенденции их изменений. Например, установлено, что в многоводные циклы сопряженные разветвления трансформируются в параллельно-рукавные, в маловодные – снова становятся сопряженными; в пойменно-русловых разветвлениях меандрирующего русла в маловодные годы развиваются рукава, по которым осуществляется «короткий перевал» реки от одного борта долины к другому, в многоводные – наоборот; в многоводные годы возникают благоприятные условия для спрямления развитых и крутых излучин, но, в то же время, размывы берегов в их привершинных частях сокращаются, а фронт размыва смещается в нижние крылья. При направленном изменении водности (в зависимости от знака) эти трансформации становится необратимыми. Учет таких изменений в морфодинамике русла позволяет в разные временные интервалы по-разному подходить к проектированию тех или иных водохозяйственных или путейских мероприятий и, при наличии, соответствующих прогнозных оценок применять разные приемы регулирования русла либо производить смену приемов (если прогнозируемые изменения носят направленный характер). Для больших рек России разработаны схемы ранжирования участков по формам проявления русловых процессов, факторам и условиям руслоформирования, затруднительности (сложности) их регулирования (управления), опасности для функционирования объектов хозяйственной деятельности в русле и на берегах, надежности сооружений и т.д. Произведено на основе дополнительных материалов уточнение подобных схем для Оби, Северной Двины, Вычегды, Лены, причем для наиболее сложных участков рек разработаны и обоснованы конкретные мероприятия по воднотранспортному регулированию русел (Северная Двина, Печора, Обь, Лена) на большей части их протяженности или, на урбанизированных и экономически освоенных участках, по комплексному управлению русловыми процессами (Лена в Якутском водном узле, Северная Двина от слияния Сухоны и Юга до устья Вычегды, Обь в районе г. Новосибирска и др.). Дана оценка русловых процессов как фактора развития опасных гидрологических явлений (наводнения, заторов льда, заломов и др.), а также опасности проявления самих русловых процессов (размыва берегов, заносимость акваторий водозаборов, портов и т.д.). На примере Северной Двины, Лены, Оби, Томи, Вычегды, Катуни, Колымы, Амура обоснованы рекомендации по управлению русловыми процессами для снижения вероятности возникновения кризисных и особенно катастрофических ситуаций, связанных с русловыми процессами. Для р. Катуни в Уймонской котловине и Томи на участке г. Междуреченск - г. Новокузнецк предложены комплексы мероприятий по предотвращению затоплений из-за неблагоприятного развития русловых переформирований и воздействия антропогенных факторов; для низовий Катуни разработаны предложения по регулированию русла для обеспечения водных подходов к Бийскому карьеру гравийно-галечных стройматериалов и защите берегов от размыва; на средней Оби уточнены проектные предложения по защите г. Колпашево от размыва в связи с задержкой реализации проекта по спрямлению излучин для отвода реки от города; на р. Лене в Якутском водном узле обоснована комплексная схема управления русловыми процессами в связи с «уходом» реки от города для обеспечения нормального функционирования городского водозабора, водных подходов к порту и Жатайскому ССРЗ. Выполнены натурные исследования на малых реках Нижегородского Предволжья (бассейн р. Кудьмы), Камчатки, крупнейших судоходных реках – Оби, Амуре, Лене, Северной Двине, Печоре. На р. Аваче (Камчатский край) впервые установлены закономерности русловых деформации, определяющие постоянные изменения русла и вызывающие регулярную опасность разрушения населенных пунктов. На р. Кудьме и ее притоке р. Озерке, бассейны которых охватывают староосвоенные в сельскохозяйственном отношении территории, выявлено неблагоприятное влияние массового спрямления русла (р. Кудьма) или разрушения мельничных плотин, приведших к врезанию рек и избыточному осушению бывших пойменных земель. Стационарные наблюдения (мониторинг) на этих реках позволил установить зависимость темпов размывов берегов от водности половодий конкретного года. Полученные новые материалы о русловом режиме исследованных рек позволили разработать научно-обоснованные рекомендации по обеспечению гидроэкологической безопасности на урбанизированных и экономически развитых территориях (Якутск на Лене, Великий Устюг – Котлас на Северной Двине, Новосибирск, Барнаул на Оби, Зырянка на Колыме и др.), а также перспективных для водохозяйственного и воднотранспортного освоения реках (последнее, в том числе, в связи с северным завозом народнохозяйственных грузов и тем вниманием, которое сейчас уделяется Крайнему Северу и Северному морскому пути). При этом установлены новые особенности развития русловых процессов благодаря применению новейших технологий и аппаратуры для натурных исследований. Так впервые получили в натурных условиях скоростные поля крупнейших и больших рек на участках с наиболее сложными типами русла – параллельно-рукавными разветвлениями на Лене и Оби, в местных расширениях русла на верхней и средней Оби (использовался допплеровский измеритель течения, совмещенный со спутниковым навигатором). Это позволило установить схему режима деформаций соответствующих типов русла и перекатов; на этой основе были разработаны упомянутые выше методы и приемы управления на них русловыми процессами. Особое внимание было уделено выявлению специфических особенностей и форм проявления русловых процессов, связанных с вулканической деятельностью (Камчатка), влиянием селевых потоков (реки Северного Кавказа), оползневых явлений (верхняя Обь вдоль 100-метровых уступов Предалтайского степного плато, сложенного лессовидными суглинками, выносов в реки продуктов овражной эрозии, воздействием биогенных факторов – массового прохода на нерест по малым рекам рыб (Камчатка), бобров (Кудьма). Показано, что оползни на Оби (как и на других реках) приводят к отклонению потока от коренного берега и развитию боковых, часто второстепенных рукавов, что необходимо учитывать при проектировании водохозяйственных мероприятий. На Оби сход оползня привел к уходу реки от райцентра Шелаболиха, который в итоге лишил водного подхода к нему. Разработаны принципы учета русловых процессов на нерестовых реках Камчатки. Выявлена роль экстремальных гидрологических явлений (половодий, паводков) на состояние русла. Показано, что они в основном ускоряют русловые переформирования, но не вносят кардинальные изменений в их направленность. Так на нижней Катуни и верхней Оби в экстремальное половодье 2015 г. произошло развитие рукавов, что в обычных условиях по прогнозным оценкам могло произойти еще через 2-3 года. Установлено, что ледовые заторы способствуют поддержанию активности некоторых ответвлений (пойменной многорукавности), в которые устремляется течение реки в обход ледовой плотины. Такие выводы были получены при исследовании последствий экстремальных повышений уровней воды на Оби, Амуре, Лене, В отдельных случаях (они зафиксированы на Лене и на Енисее) возможна разработка при этом второстепенных рукавов до состояния основных, в которые перемещается главное течение реки. В то же время при наводнениях повышения отток воды и затопление поймы способствует снижению транспортирующей способности потока и аккумуляции наносов (обмелению) перекатов. Также возможные и разнонаправленные воздействия экстремальных гидрологических событий должны учитываться при разработке проектов управления русловыми процессами. Наряду с этим при обосновании проектов управления русловыми процессами необходимо учитывать и оценивать воздействие на них уже существующих гидротехнических, воднохозяйственных и транспортных сооружений. Так на Северной Двине разработка капитальных прорезей привела к трансформации Телеговского одиночного разветвления в одностороннее, что, в свою очередь, привело к принципиально новому подходу к проектированию в этом узле путевых работ для улучшения условий судоходства. Аналогичная перестройка произошла на Оби, где сопряженные разветвления трансформировались также в односторонние. В нижнем бьефе Новосибирской ГЭС разветвленное русло за 50 лет превратились в прямолинейное неразветвленное или меандрирующее (пологие излучины) благодаря сбору потока в едином русле. Соответственно меняются и методы управления русловыми процессами, неодинаковые для русла с разным морфодинамическом типом русла. Во многих случаях антропогенное воздействие на русла рек (дноуглубления на затруднительных перекатных участках, укрепление берегов от размыва и т.д.) приводит к стабилизации русла, и тогда речь идет о таких мероприятиях, которые обеспечивали бы сохранность достигнутого положительного эффекта. В рамках проекта разработана ГИС «Русловые процессы реки бассейна р. Кудьмы и созданы основы ГИС «Управление русловыми процессами». Аналогичные в отчетном году исследования по настоящему проекту способствовали уточнению общей концепции управления русловыми процессами на основе гидролого-географического подхода, т.е. учета естественных закономерностей русловых процессов на реках в разных природных условиях, отличающихся водностью, стоком наносов, геолого-геоморфологических обстановкой, экстремальными и специфическими проявлениями. При этом под управлением русловыми процессами понимается искусственное воздействие на них для ограничения или предотвращения опасных проявлений или их изменений с использованием положительных тенденций развития в желательном для жизни и деятельности людей направлении; управление русловыми процессами базируется на современных знаниях в области русловедения и преследует цель наиболее полного удовлетворения потребностей водопользователей при сооружении рек как природных объектов и минимизации негативных последствий в состоянии их русел. В конечном счете управление русловыми процессами представляет собой систему организационно-технических мероприятий, направленных на стабилизацию речных русел, повышение их устойчивости и обеспечения безопасности при использовании водных и связанных с ними земельных ресурсов, эксплуатации рек как водных путей сообщением и т.д. | ||
3 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Разработка научных основ управления русловыми процессами для обеспечения гидрологической безопасности на реках |
Результаты этапа: Разработана общая теория и методология управления русловыми процессами при использовании водных, минеральных и земельных ресурсов, водохозяйственном и воднотранспортном освоении рек. Обобщены материалы исследований за весь период выполнения проекта. Выполнена оценка влияния изменений стока воды и наносов (природной среды и климата), антропогенных воздействий на реки и факторы русловых процессов на трансформацию морфодинамики речных русел. Даны типизация воздействий на русловые процессы различных видов хозяйственной деятельности, оценка гидроэкологических последствий выполнения дноуглубительных, добычных, строительных и других видов работ , связанных с использование и эксплуатацией рек для различных отраслей экономики. Выявлены региональные и местные особенности управления русловыми процессами. Разработаны научные основы восстановления малых рек Нижегородского Предволжья и среды обитания лососёвых рыб на реках Качатки. Создана схема районирования территории России по условиям управления русловыми процессами. Защищена одна кандидатская диссертация, подготовлены разделы двух докторских и кандидатской диссертаций. Написан раздел в монографию "Русловедение: теория, география, практика", том 3 "Антропогенные воздействия, опсные проявления и управление русловыми процессами". |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".