Морфодинамика русла реки Анадырь в условиях гидроклиматических изменений и мерзлотных процессов (РНФ)НИР

Morphodynamics of the Anadyr river under conditions of hydroclimatic changes and permafrost processes

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 29 декабря 2023 г.-31 декабря 2024 г. Морфодинамика русла реки Анадырь в условиях гидроклиматических изменений и мерзлотных процессов
Результаты этапа: Река Анадырь — основная внутренняя водная транспортная артерия Чукотского автономного округа, используемая для транспортировки грузов и пассажиров в удалённые населённые пункты. Несмотря на значительные размеры реки, особенности ее водного и руслового режима приводят к значительным сложностям, затрудняющим эффективное и безопасное судоходство. В 2023 судоходный участок реки был включен в Перечень внутренних водных путей РФ, начата работа по оборудованию инфраструктуры пути. При этом река Анадырь с гидрологической точки зрения остается крайне слабоизученной. Ключевым объектов исследования в рамках данного проекта является Анадыро-Майнское разветвление, формируемое Анадырем и его притоком – рекой Майн, в пределах которого сосредоточены как некоторые лимитирующие судоходство перекаты, так и уникальные переуглубленные участки. Располагаясь в криолитозоне, река Анадырь испытывает значительное воздействие современных климатических изменений на свой водный режим. Несмотря на судоходный статус, посты наблюдений за стоком на реке отсутствуют уже более 20 лет, а имеющиеся уровенные посты предоставляют недостаточное количество данных для организации безопасного судоходства. В связи с этим различные характеристики стока реки определены с помощью дистанционных данных. Было проведено определение зависимости между площадями затопления в котловине разветвления с уровнями воды на вышележащих постах с учетом времени добегания. Установлено, что объем воды, накопленной на участке в самое многоводное половодье 2018 года, составил 19.4 км³, что составляет 60% годового стока реки ниже разветвления. Проведен анализ распределения мутности с использованием полевых данных и спутниковых снимков Sentinel-2, полученная региональная зависимость коэффициента отражения и весовой мутности позволила получить продольное распределение мутности по длине р. Анадырь в пределах разветвления в половодье и межень и рассчитать объем аккумуляции материала на пойме. Проведена оценка применимости данных спутниковой альтиметрии для характеристики уровенного режима разветвления, показавших высокую корреляцию со значениями площадей затопления и уровнями на постах. Таким образом, разработан прогностический аппарат, позволяющий определять и прогнозировать характеристики стока воды и наносов в пределах разветвления по дистанционным данным в условиях недостаточности наземных наблюдений. Основной объем исследований был посвящен переуглубленным участкам – ямам, которых в пределах разветвления было обнаружено более 200 штук. Русло реки Анадырь и ее проток сформировалось в крайне специфических условиях, в связи с чем однозначно объяснить возникновение ям на данном этапе исследований затруднительно. Несмотря на доказанное наличие таликовой зоны, разгрузка подземных вод, отличающихся по электропроводности и температуре, на дне ям не обнаружена. Выполненное бурение на пойме показало, что мерзлота даже в августе наблюдается в пойменном грунте практически на меженном урезе воды, что говорит о минимальном отепляющем воздействии водной массы даже при затоплении поймы. Несмотря на повсеместное промерзание грунта в пределах поймы, жильный лед в берегах реки и проток встречается только на отдельных останцах террас. Стенки активного размыва с выходами блоков пойменного ледогрунта также приурочены только к переуглубленным участкам. Для сбора максимально возможного объема данных для проверки различных гипотез возникновения ям были проведены масштабные полевые работы, охватившие две фазы водного режима – спад половодья в июне и межень в августе. Основным видом работ были промеры глубин, уточнившие количество, конфигурацию ям и позволившие доказать связь выемок в берегах и наличия переуглубленного участка. Выполнялись измерения скоростных характеристик потока и векторов его направления, производился отбор проб воды на минеральную и органическую составляющие взвеси, на ионный состав, потоки метана. Произведен масштабный пробоотбор донного грунта на участках ям, выполнено бурение поймы и расчистка обнажений, позволившие сделать выводы о возможных механизмах возникновения ям и палеогеографии участка. Анализ рельефа впадины по ЦМР ArcticDEM и результаты расчистки склона террасы позволяют предположить первоначальное формирование выположенной поверхности за счет накопления сначала озерных осадков, а затем – аллювия различных фаций, после чего началось постепенное врезание современных элементов руслового комплекса. Большая часть ям представляют собой разрывы в глинистом слое неясного генезиса – в расчистке террасы подобные слои обнаружены не были, что может свидетельствовать как об их формировании in situ, так и о их более древнем относительно надводной части террасы возрасте и вскрытии руслом при врезании реки. Помимо основного русла реки и проток, ямы были выявлены и на крупных старицах, где они имеют достаточно большую глубину (17-25 метров). Таким образом, проведенные исследования позволяют со значительной долей уверенности подтвердить гидравлические условия, способствующие развитию и устойчивому состоянию ям, однако не позволяют установить первопричину их формирования. По-видимому, основным источником наносов, заполняющих ямы является подвижный песчано-илистый материал, на многих участках вскрывающийся под глинистой коркой и в зависимости от водности выносимый или накапливающийся в ямах. Измеренные концентрации метана как в ямах, так и на фоновых створах относительно невысоки и отражают скорее бассейновый его источник (таяние многолетнемерзлых пород). Тем не менее, некоторые признаки – например, обнаружение двух «свежих» ям правильной формы, отсутствующих на промерах и снимках предыдущих лет, с вертикальными невыположенными берегами на выемках – позволяют предполагать импульсный механизм их возникновения в ходе однократного события, которым вполне может являться выход метана. На основании более детального анализа собранного материала планируется уточнить и определить процесс, приводящий к формированию ям, с помощью методов гидродинамического моделирования.
2 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Морфодинамика русла реки Анадырь в условиях гидроклиматических изменений и мерзлотных процессов
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".