В 2010 г. характер изменения J между г/п Якутск и Кангалассы значительно отличается от изменения, зафиксированного в 1958 г. (см. рис. 3, табл. 5).
Особенность ледохода на р. Лене такова, что при развитии ледохода с юга на север периодически местами происходит его остановка и, соответственно, наблюдается скопление льда, затем освобождение, и снова начинается густой ледоход. При заторных явлениях этот процесс остановки льда принимает ярко выраженный характер. Вследствие этого интенсивно повышается уклон водной поверхности из-за большого скопления льда, вырастает скорость течения воды подо льдом, и достигается ее критическое значение для заторообразования. В результате происходит подныривание льдин под полем скапливающегося льда, и полностью формируется затор. В процессе формирования затора повышается интенсивность подъема уклона водной поверхности по гидропостам.
При разрушении затора увеличение интенсивности спада уклона водной поверхности, скорее всего, характеризует интенсивность напорного продвижения потока и распространения волны половодья согласно данным табл. 5.
Указанные процессы являются существенным фактором переформирования русла р. Лены по следующим обстоятельствам.
Морфология русла р. Лены на участке Покровск - Намцы очень динамична. Ложе реки сложено достаточно мобильными песчаными грунтами, которые и в условиях открытого русла имеют тенденцию к смещению, а при интенсивном изменении динамики русловых потоков в период ледохода скорость такого смещения многократно увеличивается, в результате чего кардинально меняется морфология речного дна. Такого рода русловые процессы, в свою очередь, являются одним из факторов заторообразования, который может приводить к стеснению русла в тех местах, где ранее этого не наблюдалось.
При этом следует отметить, что систематизированных материалов наблюдений о деформации русла на этом участке нет. Имеются отдельные сведения: на речном флоте фиксируется изменение фарватера реки; в водохозяйственной системе оценивается только деформация дна реки на месте водозабора; наблюдения специалистов Федеральной службы по гидрометеорологии фиксируют положение дна по профилям гидрологических створов с целью расчета расхода воды через водное сечение.
Например, наиболее тяжелое положение для судоходства сложилось в 1998 г. по новому направлению судового хода ниже - о-ва Багалыр. Здесь во время половодья сформировалось корыто переката, в котором к концу навигации образовалась ложбина глубиной больше гарантированной. В 1999 г. на этом участке р. Лены между пос. Жатай и с. Кангалассы установился мощный затор с головой на 1611 км от устья Лены. В начале июня 1999 г., примерно на 1 км выше остановочного пункта «Красный маяк» (1611 км), была обнаружена промоина длиной в несколько сотен метров и максимальной глубиной 26 м при средней глубине дна 9-10 м [Ухов, Кильмянинов, 1999].
Также, например, в 60-е гг. XX в. дрены водозабора г. Якутска были засыпаны песком высотой более 6 м, по этой причине происходили перебои с подачей воды в город. В 80-е гг. эти дрены повисли над дном реки, и в город подавалась некачественная из-за большого количества взвешенных веществ вода. В настоящее время для поддержания дрен водозабора в рабочем состоянии приходится ежегодно проводить дноуглубительные работы.
Значительны русловые деформации и в районе гидрологического створа Табага. С конца 60-х гг. прошлого века по настоящее время величина максимального размыва превышает 8, а намыва - 7 м.
Заключение
1. Сравнительный анализ гидрометеорологических условий формирования наивысших уровней весеннего половодья в 1958 и 2010 гг. не дает оснований для вывода о существенном преобладании условий 2010 г. При этом максимальный уровень половодья 2010 г. превысил максимальный уровень половодья 1958 г. (являвшийся до этого историческим) более чем на 1 м.
2. Интенсивность изменений наивысших уровней и уклонов водной поверхности по рассмотренным гидрологическим постам при вскрытии р. Лены с заторообразованием связана с меняющимися гидроморфологическими условиями и гидрологическими процессами динамики формирования и разрушения затора на р. Лене. При этом в 2010 г. зафиксированы ранее и позже не регистрированные максимальная скорость подъема уровня воды, равная 119 см/ч, и максимальный уклон водной поверхности, равный 18,010-5, между гидрологическими постами Кангалассы и Намцы. С наибольшей вероятностью данный факт объясняется особенностями водно-ледового режима при прохождении волны вскрытия, обусловленными противозаторными мероприятиями.
3. Сравнение процессов формирования максимальных уровней весеннего половодья в 1958 и 2010 гг. позволяет предметно поддержать высказывавшиеся ранее мнения о как минимум низкой эффективности противоза- торных мероприятий, проводимых на Лене.
4. Осуществляемые на затороопасных участках реки работы, связанные со значительным переформированием русла, могут приводить к нарушениям выявленных теорией и практикой закономерностей образования заторов льда и, как следствие, к значительным ошибкам в прогнозах и консультациях о максимальных уровнях половодья.
5. На участке р. Лены от Покровска до Намцев распространение волны половодья при весеннем ледоходе имеет неравномерный характер. В результате этого спасательные мероприятия вполне могут оказаться неэффективными. Следовательно, для реализации эффективных предупредительных противопаводковых мероприятий необходимо ускорить организацию исследований условий заторообразования при весеннем ледоходе с целью разработки методики таких мероприятий на наиболее характерных участках среднего течения р. Лены.
Список литературы
1. Антропогенный фактор в заторообразовании и весеннем наводнении при ледоходе на р. Лене / К. И. Кусатов, А. П. Аммосов, З. Г. Корнилова, Р. Н. Шпакова // Метеорология и гидрология. 2012. № 6. С. 54-60. https://doi.org/10.3103/S1068373912060064
2. Бузин В. А. Заторы льда и заторные наводнения на реках. СПб. : Гидрометеоиздат, 2004. 203 с.
3. Бузин В. А., Горошкова Н. И., Стриженок А. В. Максимальные заторные уровни воды северных рек России в условиях изменения климата и антропогенного воздействия на процесс заторообразования // Метеорология и гидрология. 2014. № 12. С. 55-61.
4. Кильмянинов В. В. Анализ условий формирования и долгосрочный прогноз заторных уровней на р. Лене // Метеорология и гидрология. 1992. № 4. С. 82-89.
5. Кильмянинов В. В. Влияние метеорологических условий перед началом ледохода на масштаб заторных наводнений на р. Лене // Метеорология и гидрология. 2012. № 4. С. 86-89.
6. Кильмянинов В. В., Тазатинов В. М., Шепелев В. В. Заторы - ледовые монстры рек Якутии // Наука и техника в Якутии. 2001. № 1. С. 36-40.
7. Кусатов К. И. Срезки заторных уровней воды // Метеорология и гидрология. 1977. № 10. С. 113-116.
8. Мостахов С. Е. Река Лена. Якутск : Якут.кн. изд-во, 1972. 142 с.
9. Ноговицын Д. Д., Кильмянинов В. В. К вопросу о прогнозировании заторных явлений на р. Лене // Наука и техника в Якутии. 2007. № 1(12). С. 19-24.
10. Республика Саха (Якутия). Комплексный атлас / Л. С. Волкова [и др.]. Якутск : ФГУП Якут. Аэрогеодез. предприятие, 2009. 239 с.
11. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 17: Лено-Индигирский район. Л. : Гидроме- теоиздат, 1972. 652 с.
12. Рождественский А. В., Бузин В. А., Шалашина Т. Л. Условия формирования и вероятные значения наивысших уровней воды р. Лена у г. Якутск // Метеорология и гидрология. 2010. № 1. С. 77-87.
13. Ухов Г. А., Кильмянинов В. В. Заторные явления на реках Ленского бассейна // Сиб. науч. вестн. Новосибирск, 1999. Вып. 3. С. 198-211.
14. Erosion potential of dynamic ice breakup in Lower Athabasca River. Part I: Field measurements and initial quantification [Electronic resource] / S. Beltaos, T. Carter, R. Rowsell, G.
15. S. DePalma Sarah // Cold Regions Science and Technology. 2018. Vol. 149. P. 16-28. https://doi.Org/10.1016/j.coldregions. 2018.01.013.
16. Going with the flow: Hydrologic response of middle Lena River (Siberia) to the climate variability and change [Electronic resource] / E. Gautier, Th. Depret, F. Costard, C. Virmoux, A. Fedorov, D. Grancher, P. Konstantinov, D. Brunstein // Journal of Hydrology. 2018. N 557. P. 475-488. https://doi.org/10.1016/jjhydrol.2017.12.034.
17. Global Warming and Human - Nature Dimension in Northern Eurasia, Global Environmental Studies [Electronic resource] / T. Hiyama, H. Takakura (eds.). https://doi.org/10.1007/978-981-10-4648-3_3.
18. A major advance of tropical Andean glaciers during the Antarctic cold reversal [Electronic resource] / V. Jomelli, V. Favier, M. Vuille, R. Braucher, L. Martin, P.-H. Blard, Colose, D. Brunstein, F. He, M. Khodri, D. L. Bourle's, L. Leanni, V. Rinterknecht, Grancher, B. Francou, J. L. Ceballos, H. Fonseca, Z. Liu, B. L. Otto-Bliesner. https://doi.org/10.1038/nature13546
19. Ice-jam flood delineation: Challenges and research needs, Canadian Water Resources Journal / Revue canadienne des ressources hydriques [Electronic resource] / N. Kovachis, B. C. Burrell, M. Huokuna, S. Beltaos, B. Turcotte, M. Jasek. http://dx.doi.org/10.1080/07011784.2017.1294998 Lessons learned from past ice-jam floods concerning the challenges of flood mapping, International Journal of River Basin Management [Electronic resource] / K.-E. Lindenschmidt, M. Huokuna, B.C. Burrell, S Beltaos.https://doi.org/10.1080/15715124.2018.1439496
20. Ice-jam flood risk assessment and mapping / K.-E. Lindenschmidt, А. Das, Pr. Rokaya, T. Chu // Hydrol. Process. 2016. N 30. P. 3754-3769. Published online 15 June 2016 in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com) [Electronic resource].https://doi.org/10.1002/hyp.10853.
21. Divergence in seasonal hydrology across northern Eurasia: Emerging trends and water cycle linkages / M. A. Rawlins, H. Ye, D. Yang, A. Shiklomanov, K. C. McDonald // J. Ge- ophys. Res., 114, D18119.https://doi.org/10.1029/2009JD011747.
22. Hydrological Variability and Changes in the Arctic Circumpolar Tundra and the Three Largest Pan-Arctic River Basins from 2002 to 2016 / L. K. Suzuki, K. Matsuo, D. Yamazaki, K. Ichii, Y. Iijima, F. Papa, L.Y. Yanagi, T. Hiyama // Remote Sens. 2018. 10. 402. https://doi.org/10.3390/rs10030402.
References
1. Kusatov K.I., Ammosov A.P., Kornilova Z.G., SHpakova R.N. Antropogennyj faktor v zatoroobrazovanii i vesennem navodnenii pri ledokhode na r. Lena [Anthropogenic factor in ice formation and spring flooding at the Lena river]. Meteorologiya i gidrologiya, 2012, no. 6, pp. 54-60.https://doi.org/10.3103/S1068373912060064. (in Russian)
2. Buzin V.A. Zatory l'da i zatornye navodneniya na rekakh [Ice jams and congestion on the rivers]. Saint-Peterburg, Gidrometeoizdat Publ., 2004, 203 p. (in Russian)
3. Buzin V.A., Goroshkova N.I., Strizhenok A.V. Maksimalnye zatornye urovni vody severnyh rek Rossii v usloviyah izmeneniya klimata i antropogennogo vozdejstviya na process zatoroobrazovaniya. Meteorologiya i gidrologiya, 2014, no. 12, pp. 55-61. (in Russian)
4. Kil'myaninov V.V. Analiz uslovij formirovaniya i dolgosrochnyj prognoz zatornykh urovnej na r. Lene [Analysis of formation conditions and long-term prognosis of congestion levels on the Lena river]. Meteorologiya i gidrologiya. 1992, no. 4, pp. 82-89. (in Russian)
5. Kil'myaninov V.V. Vliyanie meteorologicheskih uslovij pered nachalom ledohoda na masshtab zatornyh navodnenij na r. Lena. Meteorologiya i gidrologiya, 2012, no. 4, pp. 86-89. (in Russian)
6. Kil'myaninov V.V., Tazatinov V.M., SHepelev V.V. Zatory - ledovye monstry rek YA- kutii [Congestion - the ice monsters of the rivers of Yakutia].Nauka i tekhnika v YAkutii, 2001, no. 1, pp. 36-40. (in Russian)
7. Kusatov K.I. Srezki zatornykh urovnej vody [Cutting of mastic water levels].Meteorologiya i gidrologiya, 1977, no. 10, pp. 113-116. (in Russian)
8. Mostakhov S.E. Reka Lena [Lena river]. Yakutsk, YAkutskoe knizhnoe izdatelstvo Publ., 1972, 142 p. (in Russian)
9. Nogovicyn D.D., Kil'myaninov V.V. K voprosu o prognozirovanii zatornyh yavlenij na r. Lene [On the prediction of congestion on the Lena river]. Nauka i tekhnika v Yakutii, 2007, no. 1(12), pp. 19-24. (in Russian)
10. Volkova L.S., Gnatyuk G.A., Dektyarev A.G. [et al.]. Respublika Saha (YAkutiya). Kompleksnyj atlas [The Republic of Sakha (Yakutia).Comprehensive Atlas]. Yakutsk, FGUP YAkutskoe aehrogeodezicheskoe predpriyatie Publ., 2009, 239 p. (in Russian)
11. Rozhdestvenskij A.V., Buzin V.A., SHalashina T.L. Usloviya formirovaniya i veroyatnye znacheniya naivysshih urovnej vody r. Lena u g. Yakutsk.Meteorologiya i gidrologiya, 2010, no. 1, pp. 77-87.
12. Uhov G.A., Kil'myaninov V.V. Zatornye yavleniya na rekah Lenskogo bassejna [Congestion on the rivers of the Lena basin]. Sibirskij nauchnyj vestnik, Novosibirsk, 1999, is. 3, pp. 198-211. (in Russian)
13. Resursy poverhnostnyh vod SSSR. T. 17. Leno-Indigirskij rajon [Surface water resources of the USSR.Vol. 17.The Lena-Indigirka district]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1972, 652 p. (in Russian)
14. Beltaos, S., Carter, T., Rowsell, R., DePalma Sarah G.S. Erosion potential of dynamic ice breakup in Lower Athabasca River. Part I: Field measurements and initial quantification. Cold Regions Science and Technology, 2018, vol. 149, pp. 16-28. https://doi.org/10.1016/). coldregions .2018.01.013
15. Gautier E., Depret Th., Costard F., Virmoux C., Fedorov A., Grancher D., Konstantinov P., Brunstein D. Going with the flow: Hydrologic response of middle Lena River (Siberia) to the climate variability and change. Journal of Hydrology, 2018, 557, pp. 475-488 https://doi.org/10.1016/jjhydrol.2017.12.034.
16. Hiyama T., Takakura H. (eds.). Global Warming and Human -- Nature Dimension in Northern Eurasia, Global Environmental Studies.https://doi.org/10.1007/978-981-10-4648- 3_3
17. Jomelli V., Favier V., Vuille M., Braucher R., L. Martin Blard, P.-H., Colose C., Brunstein D., He F., Khodri M., Bourle's D.L., Leanni L., Rinterknecht V., Grancher D., Francou B., Ceballos J.L., Fonseca H., Liu Z., Otto-Bliesner B.L. A major advance of tropical Andean glaciers during the Antarctic cold reversal.https://doi.org/10.1038/nature13546.
18. Kovachis N., Burrell B.C., Huokuna M., Beltaos S., Turcotte B., Jasek M. Ice-jam flood delineation: Challenges and research needs. Canadian Water Resources Journal.Revue canadienne des ressources hydriques.http://dx.doi.org/10.1080/07011784.2017.1294998.
19. Lindenschmidt K.-E., Huokuna M., Burrell B.C., Beltaos S. Lessons learned from past ice-jam floods concerning the challenges of flood mapping. International Journal of River Basin Management.https://doi.org/10.1080/15715124.2018.1439496.
20. Lindenschmidt K.-E., Das А.,Rokaya Pr., Chu T. Ice-jam flood risk assessment and mapping. Hydrol. Process, 2016, 30, 3754-3769. https://doi.org/10.1002/hyp.10853.
21. Rawlins M.A., Ye H., Yang D., Shiklomanov A., McDonald K.C. Divergence in seasonal hydrology across northern Eurasia: Emerging trends and water cycle linkages. J. Geophys. Res. 114, D18119 [Electronic resource].https://doi.org/10.1029/2009JD011747.
22. Suzuki L.K., Matsuo K., Yamazaki D., Ichii K., Iijima Y. Papa, F., Yanagi L.Y., Hiyama T. Hydrological Variability and Changes in the Arctic Circumpolar Tundra and the Three Largest Pan-Arctic River Basins from 2002 to 2016 [Electronic resource]. Remote Sens, 2018, no. 10, 402 p. https://doi.org/10.3390/rs10030402.