Годовой сток взвешенных наносов реки Енисей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В замыкающем створе р. Енисей, в районе г. Игарка, в 2014–2016 гг. выполнены исследования, включавшие учащенный отбор проб воды для определения мутности. Установлено, что в период половодья наблюдается несколько пиков мутности, не связанных с изменениями расхода воды. Анализ кривых гистерезиса указывает на ведущую роль взмучивания отложившегося за зимнюю межень материала, а также размыва локальных источников – берегов и крупных аллювиальных массивов – в формировании этих пиков. На спаде половодья пики мутности связаны с прохождением волн наносов по притокам Енисея, в первую очередь – Нижней Тунгуске. Расчет годового стока взвешенных наносов выполнен для трех лет (2014–2016). Для этого использовались метод кривых транспорта наносов и вычислительная программа LOADEST, разработанная Геологической службой США. Средний за три года объем стока взвешенных наносов составил 8.1 ± 0.5 млн т, что больше средних значений для периода 1970–2001 гг. (от 4.6 до 5.9 млн т), суммарный вынос материала за три года – 24.2 ± 2.1 млн т.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. И. Тананаев

Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН; EcoLab, Университет Тулузы, CNRS

Автор, ответственный за переписку.
Email: TananaevNI@mpi.ysn.ru
Россия, Якутск; Тулуза, Франция

Р. Э. Тейссеренк

EcoLab, Университет Тулузы, CNRS

Email: TananaevNI@mpi.ysn.ru
Франция, Тулуза

Т. О. Ле Дантек

EcoLab, Университет Тулузы, CNRS

Email: TananaevNI@mpi.ysn.ru
Франция, Тулуза

Список литературы

  1. Алексеевский Н.И. Формирование и движение речных наносов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 202 с.
  2. Алексеевский Н.И. Концепция геостока и состояние малых рек // Эрозионные и русловые процессы. Вып. 13 / ред. Р.С. Чалов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. С. 68-77.
  3. Алексеевский Н.И., Власов Б.Н., Доронин Ю.П., Сидорчук А.Ю., Царев В.А. Влияние горных работ на сток наносов в бассейнах рек Омолоя и Яны и на шельфе моря Лаптевых // Рациональное природопользование в криолитозоне / отв. ред. В.Т. Балобаев. М.: Наука, 1992. С. 68-77.
  4. Магрицкий Д.В. Годовой сток взвешенных наносов российских рек водосбора Северного Ледовитого океана и его антропогенные изменения // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2010. № 6. С. 17-24.
  5. Михайлов В.Н. Гидрология устьев рек. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. 176 с.
  6. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 6. Ч. I. Гидрологические наблюдения на больших и средних реках. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 78 с.
  7. Тананаев Н.И. Эффект гистерезиса в сезонной изменчивости соотношения расхода и мутности воды рек криолитозоны Сибири и Дальнего Востока // Водные ресурсы. 2012. Т. 39. № 6. С. 648-656.
  8. Тананаев Н.И. Использование регрессионного анализа в расчетах стока взвешенных наносов: особенности метода // Водные ресурсы. Т. 40. № 6. С. 585-592.
  9. Тананаев Н.И., Лебедева Л.С. Органическая составляющая взвешенного вещества малых рек тундрово-таежной зоны Енисейского Севера в летне-осенний период // География и природные ресурсы. 2018. № 2. С. 140-147.
  10. Asselman N.E.M. Fitting and interpretation of sediment rating curves // J. Hydrol. 2000. V. 234. P. 228-248.
  11. Bogen J. The hysteresis effect of sediment transport system // Norwegian J. of Geography. 1980. V. 34. № 1. P. 45-54.
  12. Cohn T.A., DeLong L.L., Gilroy E.J., Hirsch R.M., Wells D.K. Estimating constituent loads // Water Res. Research. 1989. V. 25. P. 937-942.
  13. Gordeev V.V. Fluvial sediment flux to the Arctic Ocean // Geomorphology. 2006. V. 80. P. 94-104. doi: 10.1016/j.geomorph.2005.09.008
  14. Horowitz A.J., Elrick K.A., Smith J.J. Estimating suspended sediment and trace element fluxes in large river basins: methodological considerations as applied to the NASQAN programme // Hydrol. Process. 2001. V. 17. P. 1107-1132. doi: 10.1002/hyp.206
  15. Horowitz A.J., Stephens V.C., Elrick K.A., Smith J.J. Concentrations and annual fluxes of sediment-associated chemical constituents from conterminous US coastal rivers using bed sediment data // Hydrol. Process. 2012. V. 26. P. 1090-1114. doi: 10.1002/hyp.8437
  16. Kokelj S.V., Lacelle D., Lantz T.C., Tunnicliffe J., Malone L., Clark I.D., Chin K.S. Thawing of massive ground ice in mega slumps drives increases in stream sediment and solute flux across a range of watershed scales // J. Geophys. Res.: Earth Surface. 2013. V. 118. P. 681-692. doi: 10.1002/jgrf.20063
  17. LOADEST: Load Estimator. USGS. 2013. http://water.usgs.gov/software/loadest
  18. Lloyd C.E.M., Freer J.E., Johnes P.J., Collins A.L. Technical note: Testing an improved index for analysing storm discharge-concentration hysteresis // Hydrol. Earth System Sci. 2016. V. 20. P. 625-632. doi: 10.5194/hess-20-625-2016
  19. Lobbes J., Fitznar H., Kattner G. Biogeochemical characteristics of dissolved and particulate organic matter in Russian rivers entering the Arctic ocean // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2000. V. 64. P. 2973-2983.
  20. McClelland J.W., Holmes R.M., Peterson B.J., Raymond P.A., Striegl R.G., Zhulidov A.V., Zimov S.A., Zimov N., Tank S.E., Spencer R.G.M., Staples R., Gurtovaya T.Y., Griffin C.G. Particulate organic carbon and nitrogen export from major Arctic rivers // Global Biogeochem. Cycles. 2016. V. 30. P. 629-643. doi: 10.1002/2015GB005351
  21. Nash J.E., Sutcliffe J.V. River flow forecasting through conceptual models. Part I. A discussion of principles // J. Hydrol. 1970. V. 10. P. 282-290.
  22. Nummelin A., Ilicak M., Li C., Smedsrud L.H. Consequences of future increased Arctic runoff on Arctic ocean stratification. Circulation. And sea ice cover // J. Geophys. Res.: Oceans. 2016. V. 121. P. 617-637. doi: 10.1029/2015JC011156
  23. Opsahl S., Benner R., Amon R.M.W. Major flux of terrigenous organic matter through the Arctic Ocean // Limnology and Oceanography. 1999. V. 44. P. 2017-2023. doi: 10.4319/lo.1999.44.8.2017
  24. Peterson B.J., Holmes R.M., McClelland J.W., Vorosmarty C.J., Lammers R.B., Shiklomanov A.I., Shiklomanov I.A., Rahmstorf S. Increasing river discharge to the Arctic Ocean // Sci. 2002. V. 298. P. 2171-2173.
  25. Rstudio (2015). Integrated Development Environment for R (Ver. 0.99.489). USA, Boston. 2015.
  26. Runkel R.L., Crawford C.G., Cohn T.A. Load Estimator (LOADEST): A FORTRAN program for estimating constituent loads in streams and rivers // USGS Techniques and Methods Book 4. Chapter A5. Reston: USGS Publ., 2004. 75 p.
  27. St. Jacques J.-M., Sauchyn D.J. Increasing winter baseflow and mean annual streamflow from possible permafrost thawing in the Northwest Territories, Canada // Geophys. Res. Let. V. 36. L01401. doi: 10.1029/2008GL035822
  28. Syvitski J.P.M. Sediment discharge variability in Arctic rivers: implications for a warmer future // Polar Res. 2006. V. 21. P. 323-330. doi: 10.1111/j.1751-8369.2002.tb00087.x
  29. Tananaev N.I. Hysteresis effects of suspended sediment transport in relation to geomorphic conditions and dominant sediment sources in medium and large rivers of the Russian Arctic // Hydrol. Res. 2015. V. 46.2. P. 232-243. doi: 10.2166/nh.2013.199
  30. Tananaev N.I., Makarieva O.M., Lebedeva L.S. Trends in annual and extreme flows in the Lena River basin, Northern Eurasia // Geophys. Res. Let. 2016. V. 43. № 20. P. 10 764-10 772. doi: 10.1002/2016GL070796
  31. Williams G.P. Sediment concentration versus water discharge during single hydrologic events in rivers // J. of Hydrol. 1989. № 111. P. 89-106. doi: 10.1016/0022-1694(89)90254-0

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема бассейна р. Енисей выше замыкающего створа (г.п. Игарка).

Скачать (84KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Гидрограф р. Енисей в створе г. Игарка за 2014–2016 гг. (данные предоставлены Среднесибирским УГМС); точками показаны даты отбора образцов воды.

Скачать (127KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Гистерезисные петли, построенные по полевым материалам 2014 г. (а, б), 2015 г. (в, г) и 2016 г. (д, е), в абсолютных шкалах (а, в, д) и относительных координатах (б, г, е); цифрами обозначены графики хода: 1 – расхода воды, 2 – мутности воды.

Скачать (101KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Гидрограф р. Енисей в створе г. Енисейск (1), р. Подкаменная Тунгуска – факт. Суломай (2), р. Нижняя Тунгуска – с. Большой Порог (3) за 2014–2015 гг. (по данным АИС ГМВО).

Скачать (107KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Кривые транспорта наносов, построенные по полевым материалам за 2014 г. (а, б), 2015 г. (в, г), 2016 г. (д, е) и весь период (ж, з), по данным о расходе и мутности воды (а, в, д, ж) и объеме стока воды и наносов за сутки (б, г, е, з).

Скачать (84KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Графики отклонения модельных ошибок от нормального распределения (а, в, д, ж), зависимость модельной погрешности от логарифма рассчитанного суточного стока взвешенных наносов L* (б, г, е, з), для каждого года и всего периода.

Скачать (89KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Суточный объем стока взвешенных наносов, рассчитанный в программе LOADEST, и соответствующие наблюденные значения для 2014 (а), 2015 (б), 2016 (в) годов, и для периода 2014–2016 гг. в целом (г).

Скачать (114KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2019