УДК 556.535.5(282.256.6)
О роли водности в период заторообразования при формировании максимальных уровней воды на р. Лена у г. Ленек
В. В. Кильмянинов*
Рассматривается возможность расчета заторных уровней воды на р. Лена у г. Ленек с учетом продолжительности затора.
Непосредственные свидетели катастрофического наводнения при заторе льда на р. Лена у г. Ленек в 2001 г. [4] связывают его исключительно с большой высотой паводочной волны. Действительно, тогда максимальный расход воды {2 в период вскрытия реки составил около 30 тыс. м--!с, что в полтора раза превышает средний многолетний максимальный расход за половодье. Последний обычно формируется в конце мая — июне после очищения реки ото льда. В период открытого русла указанному значению Q соответствует подъем уровня воды над меженным уровнем, равный 10 м. Максимальный заторный подъем над меженью в 2001 г. был 20 м, поэтому его нельзя рассматривать только как результат повышенной водности.
Заторы льда на р. Лена у г. Ленек образуются как на ветви подъема в период формирования максимального расхода воды, так и на ветви спада половодья. Наибольшее влияние <2 на высоту максимального заторного уровня Я, наблюдается, когда период затора приходится на первые две фазы половодья. Этот период должен быть достаточно продолжительным и, следовательно, благоприятным для подхода паводочной волны и длительной транспортировки льда в район заторообразования. В целом период затора включает фазы его формирования, стабилизации (равновесия) и деградации (разрушения). Ниже рассмотрена только первая фаза, обозначенная периодом формирования затора I. На р. Лена у г. Ленек начало периода формирования затора приходится на день вскрытия реки, а окончание — на дату формирования #3. Продолжительность этого периода от 1 до 5 су т.
В [3] показано, что начало и окончание формирования затора связано с режимом температуры воздуха до и после вскрытия реки. В качестве характеристик этого режима выступают средняя температура воздуха Т на метеостанции Ленек за период от даты перехода средней суточной температуры через 0°С до даты вскрытия (исключая ее) реки у г. Ленек и средняя суточная температура Тл за каждые сутки с момента вскрытия реки.
* Якутское межрегиональное территориальное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.
В отличие от [3] в данной работе рассматриваются все без исключения, а не только катастрофические заторы, обусловливающие выход воды на пойму. Поэтому для их образования достаточно выполнения условия ТЛ<Т, Формирование заторов завершается при Тй >Т, затем, как правило,
наблюдается их разрушение.
Затор может окончательно сформироваться до выполнения условия ТЛ>Т, если Я, раньше достигнет предельно возможного значения в соответствии с [3]
Я3 >1098 Л-4150 (1)
или
Я3> 365,4 Ял, (2)
где к — максимальная толщина льда (см) у с. Нюя, Я„ — максимальный уровень воды (см) в первые 10 дней ледостава предшествующей осенью у г. Ленек.
Наблюдения показали, что при малых значениях Ял и А образуются заторы небольшой мощности. При этом часть воды и ледового материала путем фильтрации в обход по пойме или даже поверх заторного скопления льда поступает ниже района образования затора; его развитие быстро заканчивается при низком подпоре, хотя лед в заторном состоянии может сохраняться еще 5—7 суток (до > Г).
Если формирование Я3 осуществляется на протяжении некоторого времени, то на его величину должны влиять размеры всей паводочной волны, а не только максимальный расход воды. Для оценки этого влияния использовано предложение из [2] рассматривать Я3 в качестве подпорного уровня в верхнем бьефе фильтрующей или водосливной плотины. О небольшой степени фильтрации через особенно мощные заторные скопления льда можно судить по незначительному увеличению или даже уменьшению расходов воды ниже затора, образовавшегося у г. Ленек. Как и уровень любого водохранилища, Я, должен зависеть от его объема. Оказалось, что Я3 связан с объемом воды Ш, поступающим к месту формирования затора за период и График такой связи представлен на рисунке; ее аналитическое выражение можно записать в следующем виде:
Я, =390,6 Г + 1007,4. (3)
Значения ^ определены по данным о расходах воды в створе водомерного поста с. Крестовское (154 км выше г. Ленек) за 1955—2001 гг. Теснота связи характеризуется корреляционным отношением 0,857 и отношением стандартной ошибки к среднему квадратическому отклонению 0,590.
Уравнения (1)—(3) можно применять для оперативных целей. С помощью уравнений (1) и (2) вычисляется наименьшее значение Я3 (Я3(тш)) [3]. Затем ежедневно, начиная со дня вскрытия р. Лена у г. Ленек, определяется объем воды 72
Связь между максимальным заторным уровнем и стоком воды за период формирования затора льда на р. Лена у г. Ленек.
1) максимальный заторный уровень воды; 2) максимальный уровень в 2001 г. за каждые сутки с момента вскрытия.
^„=86,4-10^ (£,+ &+...+
где Qi,Q— средние суточные расходы воды в гидрометрическом створе с. Крестовское за каждые сутки, начиная со дня накануне вскрытия
р. Лена у г. Ленек до дня, предшествующего расчетному п - 1.
С помощью ¡Гп и уравнения (3) вычисляется заторный уровень на день расчета Н„. Расчет производится до выполнения условий ТЛ>Т или Нп >Яз(т]п). День выполнения одного из этих условий считается днем окончания формирования затора, а Я3 = Н„. На рисунке показаны результаты сопоставления 1¥„ и Н„ за 2001 г. Это позволяет продемонстрировать:
— возможность внесения поправки к расчетному значению Н„ и Я3, в какой-то мере учитывающей ошибку при вычислении ежедневных расходов воды в период ледохода и степень фильтрации;
— последствия активных воздействий, в результате которых формирование затора льда завершилось на пятые, а не на третьи сутки, когда Тй>Т
[4].
Предложенный метод позволяет осуществлять количественный диагноз текущей гидрологической обстановки. В критической ситуации важно знать, будет подъем воды продолжаться или нет, а скептическое отношение к нулевой заблаговременности расчета и прогноза становится неуместным.
Заблаговременность прогноза можно увеличить, используя данные о ежедневных расходах воды за текущие сутки и прогноз температуры воздуха на последующие. Заблаговременность еще более увеличится при ис-
пользовании прогнозов температуры и гидрографа стока на 3—5 суток. Метода прогнозирования последнего нет, а его разработка является самостоятельной задачей. В связи с этим весьма интересно предложение использовать для прогноза Нъ разные показатели развития весеннего половодья [1].
Автор выражает благодарность за помощь в работе Ю. И. Прошину и Б. М, Гинзбургу.
Литература
1. Б у з и н В. А. Метод прогноза максимальных уровней воды при заторах льда на средних реках. — Метеорология и гидрология, 2001, № 9, с. 82—88,
2. Деев Ю. А., Попов А. Ф. Весенние заторы льда в русловых потоках. Физические основы и количественный анализ. — Л., Гидрометеоиздат, 1978, 110 с.
3. Кильмянинов В. В. Влияние температуры воздуха на формирование, разру-
шение заторов льда и заторные уровни на р. Лена у г. Ленек.—Метеорология и гидрология, 2001, № 4, с. 69—77. 4, Кильмянинов В. В. Катастрофическое наводнение на р. Лена у г. Ленек в 2001 г. — Метеорология и гидрология, 2001, Кг 12, с. 79—83.
Поступила
25 IV 2002
ROLE OF WATER CONTENT IN THE ICE^fAMMING PERIOD DURING FORMATION OF MAXIMUM WATER LEVELS ON THE LENA RIVER NEAR THE LENSK TOWN
V. V. Kil'myaninov
A possibility for calculating the ice-jam water levels on the Lena River near the Lensk town with consideration for the ice-jam duration is discussed.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.