В нынешнем году большое половодье счастливо миновало Томск. Однако не каждую весну Томь милует окрестности города. Причиной разлива чаще всего становятся ледовые заторы, которые собираются на реке в самых разных местах. Предпосылки образования и последствия этих заторов уже несколько лет исследуют ученые-гидрологи ГГФ ТГУ.

– В наших исследованиях мы сосредоточились на изучении речного русла, – рассказывает доцент кафедры гидрологии ТГУ Дмитрий Вершинин. – Одна из основных причин возникновения ледовых заторов – скопления речных наносов, сосредоточенные в некоторых местах по длине реки. Состав этих наносов, их движение и формы часто зависят, в свою очередь, от образующихся весной ледовых заторов. Имея данные о рельефе русла Томи, мы можем с помощью математической модели предсказывать возможные места будущих заторов. Сейчас мы работаем над этой темой в рамках двухгодичного гранта РФФИ «Взаимодействие гидравлических характеристик потока, форм транспорта донных наносов и деформаций русел разветвленных рек Западной Сибири в условиях воздействия ледовых заторов».

Заторы и наносы
Речными наносами называются твердые минеральные частицы, переносимые потоком и формирующие русловые и пойменные отложения. Частицы, которые перекатываются или переносятся во взвешенном состоянии вниз по течению, большей частью происходят из пород, которыми сложено русло в верховьях реки. Некоторый процент наносов образуется из местного материала (из-за разрушения берегов). Сами по себе наносы не несут опасности. Могут разве что засыпать водозаборные трубы, которые поэтому приходится постоянно очищать. Однако лучше все же знать о движении этих наносов и учитывать его.
– Движение наносов – сложный и не до конца еще изученный процесс. Особенно если говорить о реках с гравийным руслом, как Томь. По нашему мнению, воздействие наносов и ледовых заторов носит взаимный характер. Заторы влияют на русловые формы (песчано-гравийные гряды на речном дне) – способствуют их образованию и разрушению. Что, в свою очередь, сказывается на скорости течения и движения наносов.
Ледовые заторы ежегодно проходят по-разному. Где-то они возникают регулярно, где-то – только периодически. Это зависит от многих факторов – толщины льда, предзимних условий, объема воды в период вскрытия реки. Все эти факторы гидрологи ГГФ пытаются соединить, моделируя рельеф русла с прилегающей поймой. Эти компьютерные модели позволяют решать множество задач. Как будет вести себя русло и поток при определенных условиях? Какова будет скорость течения? Какими могут быть последствия изменений рельефа – например, добычи гравия из реки, строительства моста, дамбы? Модели позволяют высчитать и опасности, связанные с возможными ледовыми заторами: как они повлияют на затопление поймы, на режим движения воды и наносов.

Техногенный фактор
– Главной экологической проблемой, связанной с донными наносами, для Томска давно стала добыча песчано-гравийной смеси на Томи, – продолжает Дмитрий. – Наша река, хотя и является по сути равнинной, носит черты горного потока: ее наносы состоят в основном не из песка, а из более крупных частиц. Их очень удобно использовать в качестве строительного материала. Сегодня добыча гравия превышает возможности Томи в плане того, что река может принести «сверху», от своего истока на Абаканском хребте. За последние 50 лет речное русло очень изменилось: в черте города срыты целые острова. С одной стороны, это увеличило пропускную способность Томи, что в некоторых ситуациях является положительным фактором. С другой стороны, ухудшилось качество воды, потому что снизилась скорость течения.
Кроме того, убеждены ученые, с рукотворными изменениями русла связано и учащение ледовых заторов. Если в середине прошлого века заторы образовывались в основном ниже по течению, в районе нынешнего Северска, то сейчас, с интенсивным извлечением аллювия (отложений водного потока) из реки, зона заторов переместилась выше. Свою роль в формировании заторов играют и мосты, дороги к ним, набережные.

Наука против наводнений
Чтобы получить данные о состоянии речного дна, ученые используют различные приборы, в том числе сконструированные здесь же, в лаборатории гидравлики ГГФ.
– Сейчас тема, связанная с речными наносами и их взаимодействием с ледовыми заторами, становится все более актуальной. В период с 20-х по 50-е годы ХХ века заторы на Томи образовывались ежегодно, вызывая сильные паводки. Даже зафиксированный исторический максимум (самая высокая вода) в 1947 году был вызван именно этой причиной – затором на реке. Затем частота заторов несколько снизилась, и вот, с конца 1990-х, эта тенденция снова набирает силу. Возможно, это связано с техногенным фактором, но, думаю, свою лепту вносит и глобальное изменение климата. Схожие с нашими работы по изучению донных наносов сегодня ведут многие вузы России. Даже существует межвузовский совет по исследованию проблем, связанных с русловыми деформациями, процессами, движением наносов. Им руководит лаборатория русловых исследований МГУ. Однако могу сказать, что взаимосвязью ледовых заторов и речных наносов, в России, кроме нас, никто не занимается. А данные, полученные в ходе наших изысканий, можно будет широко использовать в борьбе с половодьями.

Подробнее о результатах исследования можно прочитать здесь.

Яна Пчелинцева