Гидравлические расчеты элементов водного режима Обско-Тазовской устьевой области

УДК 551.482:556.54 А. А. Пискун,

канд. техн. наук, ст. науч. сотр., Арктический и антарктический научно-исследовательский институт

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ЭЛЕМЕНТОВ ВОДНОГО РЕЖИМА ОБСКО -ТАЗОВСКОЙ УСТЬЕВОЙ ОБЛАСТИ

HYDRAULIC COMPUTATIONS OF WATER REGIME ELEMENTS OF THE OB-TAZ MOUTH AREA

Для расчета элементов водного режима Обско-Тазовской устьевой области, представленной как единый гидравлический объект, использованы разработанные в ААНИИметоды, являющиеся логическим продолжением теоретических и прикладных исследований В. М. Маккавеева и К. В. Гришанина.

For the computation ofwater regime elements of the Ob-Taz mouth area, presented as united hydraulic object, were used methods elaborated in AASRI, which are the prolongation of the theoretical and applied investigations of V. M. Makkaveev and K. V. Grishanin.

Ключевые слова: устье, гидравлический режим, расход воды, уровенный пост.

Key words: mouth, hydraulic conditions, water discharge, tide gauge station.

CM

*

U

m

ИДЯ РАСЧЕТА элементов водного режима Обско-Тазовской устьевой области, представленной как единый гидравлический объект, использованы разработанные в ААНИИ методы, являющиеся логическим продолжением теоретических и прикладных исследований В. М. Маккавеева и К. В. Гришанина.

Обско-Тазовская устьевая область (рис. 1) в целом представляет собой наиболее сложный по гидрологическому режиму и морфометрическому строению устьевой комплекс, в котором присутствуют относительно узкие устьевые взморья большой пространственной протяженности — Обская и Тазовская губы, сложноразветвленные дельты Оби, Пура, Таза, Надыма и их при-дельтовые участки.

Для оценок водного режима (в соответствии с ГОСТ 19179-73 к элементам водного режима относятся уровни, расходы и объемы воды) в Обско-Тазовской устьевой области использовалась разработанная в ААНИИ методика, основной компонентой которой служат гидравлические методы [6 и др.], включая те из них, которые непосредственно учитывают русловой режим [9 и др.]. Эти методы базируются на законах классической гидравлики и являются логическим продолжением

теоретических и прикладных исследований В. М. Маккавеева и К. В. Гришанина [3 и др.]. Базовый метод из этой группы [6] включен в официальное Руководство [10].

Рис. 1. Схема Обско-Тазовской устьевой области

Рис. 2. Обобщенная расчетная гидравлическая схема Обско-Тазовской устьевой области:

1 — участки с заданными расходами воды;

2 — участки с неизвестными расходами,

3 — узлы с заданными отметками уровня;

4 — узлы с неизвестными отметками

Методика позволяет получать расчетным путем взаимоувязанные характеристики водного режима в устьевых областях рек, в том числе для пунктов (створов), где постоянно действующие посты отсутствуют.

Основная расчетная схема Обско-Тазов-ской устьевой области состоит из 142 участков и 84 узлов (рис. 2). Она включает устьевые участки со сложноразветвленными дельтами р. Оби, Пура и Таза, акваторию Обской и Та-зовской губ. Граничные условия со стороны реки задавались по данным о расходах воды на замыкающих створах Оби, Надыма, Пура и Таза.

Граничные условия со стороны моря (отметки уровня) задавались по посту им. Попова, в отдельных случаях для этих целей

использовался пост Сеяха. В схему включены как действующие посты, так и в разное время прекратившие наблюдение. При составлении частных расчетных схем дельт сток малозначимых проток условно консолидировался в многоводных.

Для параметризации объекта исследований использовались данные стационарной сети и экспедиций по расходам и уровням воды, навигационные карты и материалы промеров, сведения о высотной основе постов, данные аэродинамического моделирования [1; 5 и др.], предшествующие научные обобщения [2; 8 и др.]. На стадии адаптационных расчетов были опробованы различные способы задания гидравлических сопротивлений [4 и др.] и расчетные схемы различной детализации.

Параметризации предшествовал анализ высотной основы уровенных постов, приведение уровней к однородному виду для каждого поста и единой плоскости отсчета для всей Обско-Тазовской устьевой области, а также увязка морфометрических данных по ее длине. В результате этого разработана расчетная гидравлическая модель, которая впервые рассматривает устьевую область как единый гидравлический объект, включая сложноразветв-ленные дельты Оби, Пура и Таза.

Для перечисленных дельт, а также для Обской и Тазовской губ рассчитаны значения отметок стоковых уровней в единой системе высот и получены детализированные продольные профили свободной поверхности для граничных условий конкретных месяцев, а также для различных сочетаний водности реки и фонового уровня моря в период чистой воды. Это позволило по имеющимся материалам наблюдений за расходами воды на замыкающих створах устьевой области и уровнями на ее морской границе получить отметки стоковых уровней для пунктов (створов), где наблюдения не выполняются, а также определить значения объемов воды в русловой сети устьевой области Оби в целом и ее отдельных участков в частности.

Полученные результаты могут быть использованы при решении вопросов развития сети постов Обско-Тазовской устьевой области в части совершенствования их высотной основы, при оценках параметров водообмена,

Выпуск 2

Выпуск 2

а также при определении проектных расходов и уровней воды в дельтах. Сведения о величине и закономерностях выноса в губу речных вод дельтовыми рукавами найдут применение при математическом моделировании динамики вод в губе на сетке высокого пространственного разрешения (5 км и менее) для адекватного отражения реальных процессов, происходящих в губе, что обусловлено большой протяженностью фронта морского края дельт Оби, Пура и Таза.

Полученные на данном этапе результаты в целом можно считать первым приближением в оценке характеристик водного режима

Обско-Тазовской устьевой области как единого гидравлического объекта.

Выполненные исследования показали необходимость дальнейшей проработки вопросов, связанных с параметризацией и расчетами сложных устьевых комплексов при усвоении максимально возможного объема имеющейся информации, что особенно важно для слабоизученных арктических районов. Несомненна также необходимость уточнения высотной основы стационарной сети уровен-ных постов, а следовательно, и расчетных гидравлических параметров по мере ее уточнения.

Список литературы

1. Антонов В. С., Гиляров Н. П., Иванов В. В. Экспериментальные исследования водного режима дельты р. Оби // Проблемы Аркт. и Антаркт. — 1965. — Вып. 20. — С. 23-30.

2. Антонов Н. Д. Гидрологическая характеристика низовья р. Оби // Тр. ААНИИ. — 1939. — Т. 128, вып. 4. — С. 27-80.

3. Гришанин К. В. Гидравлический расчет элементов водного режима в дельтах рек арктической зоны // Тр. ААНИИ. — 1967. — Т. 278. — С. 5-21.

4. Гришанин К. В. Гидравлическое сопротивление естественных русел. — СПб.: Гидроме-теоиздат, 1992. — 184 с.

5. Иванов В. В., Пискун А. А., Гиляров Н. П. Экспериментальные исследования перераспределения стока в дельтах рек Пура и Таза при осуществлении путевых работ // Тр. ААНИИ. — 1980. — Т. 358. — С. 75-92.

6. Иванов В. В. Метод гидравлического расчета элементов водного режима в дельтах рек // Тр. ААНИИ. — 1968. — Т. 283. — С. 30-63.

7. Иванов В. В. Методика оценки запасов пресных вод в устьевых областях рек Арктики с закрытыми устьевыми взморьями // Проблемы Аркт. и Антаркт. — 1991. — Вып. 66. — С. 224-238.

8. Пискун А. А. Анализ водного и руслового режима дельты Оби // Водные ресурсы. — 2002. — Т. 29, № 4. — С. 395-404.

9. Пискун А. А. Методика расчета водного и руслового режима в сложноразветвленных дельтах рек при отсутствии данных наблюдений за русловыми деформациями: автореф. дис. ... канд. техн. наук / РТП ААНИИ. — СПб., 2002. — 25 с.

10. Руководство по расчету элементов гидрологического режима в прибрежной зоне морей и в устьях рек при инженерных изысканиях. — М.: Гидрометеоиздат, 1973. — 535 с.