Размытие мерзлых берегов северных рек в зависимости от направления берегового уклона

doi:10.22227/1997-0935.2018.9.1112-1124

Проблемы гидротехнического строительства требуют расширения масштабов исследований деструктивных береговых процессов водных объектов, находящихся на территории криолитозоны. Предмет исследования: склоны рек, расположенные в зоне многолетнемерзлых пород, и основные возможные процессы на них, происходящие под воздействием различных сезонных факторов. Цели: исследование термоэрозионных склоновых процессов многолетнемерзлых пород с учетом гидромеханических и термодинамических факторов и разработка основных характеристик этих процессов, а также построение единой модели, позволяющей оценивать и прогнозировать влияние сезонных условий (в том числе весеннего снеготаяния и воздействия солнечной радиации) на возможные деструктивные береговые процессы на водных объектах, находящихся на территории криолитозоны. Материалы и методы: теоретический анализ и обобщение известных достижений в области гидрологии и гляциологии, теории склоновых процессов, транспорта наносов, механики мерзлых грунтов, фильтрации. В качестве фактического материала использовались результаты лабораторных экспериментов, проведенных в гидравлической лаборатории РУДН на установке, позволяющей имитировать дождевые потоки, измеряя скорость и количество инфильтрационных потоков, а также количество бокового стока, который может образовываться в случае мерзлого или частично оттаявшего грунта. Различная структура грунта получалась разными способами его замораживания или введения прослоек льда. Такие исследования в лабораторных условиях проводились впервые. Результаты и выводы: предложена методика прогноза процесса термоэрозии с учетом воздействия естественных сезонных условий на многолетнемерзлые породы. Исследовано влияние направления берегового уклона на скорость оттаивания почв под воздействием солнечной радиации. Показано, что влияние ультрафиолетовых лучей (УФ) на снеготаяние носит отличный от влияния инфракрасных (ИК) лучей характер, так как первые УФ имеют способность проникать вглубь непрозрачных веществ и преобразовываться в тепловые потоки внутри снежной толщи. При этом облачность является задерживающим фактором только для ИК участка спектра. Экспериментально показано, что зависимость размыва твердого вещества от угла уклона (при прочих равных) будет иметь степенной (4/3) вид. Протаивание и эрозия мерзлых берегов водных объектов пропорциональны квадратному корню от времени. Линейный коэффициент зависит от характера породы, льдистости, температуры окружающей среды и температуры потока. На основе полученных результатов возможно дать практические рекомендации по предотвращению и уменьшению негативного влияния исследуемых деструктивных процессов, что особенно актуально для тех районов, где ведется интенсивное гидротехническое строительство.

ГИДРАВЛИКА. ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОЛОГИЯ. ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО

Размытие мерзлых берегов северных рек в зависимости от направления берегового уклона