Содержание к диссертации
Введение
1 Геоэкологические условия формирования стока реки Томи 14
1.1 Рельеф и геологическое строение 14
1.2 Почвы и растительность 20
1.3 Гидрографические характеристики бассейна реки Томи 22
1.4 Подземные воды 27
1.5 Климатические условия формирования речного стока 31
1.5.1 Температура воздуха 31
1.5.2 Осадки 34
1.5.3 Снежный покров 42
2 Годовой сток рек бассейна Томи 55
2.1 Характеристика исходной информации 56
2.2 Расчёт нормы годового стока 59
2.2.1 Статистический подход 59
2.2.2 Учёт циклических колебаний водности в расчётах нормы годового стока 62
2.2.3 Картографирование годового стока рек бассейна Томи 72
2.3 Изменчивость годового стока 75
3 Водный режим и внутригодовое распределение стока рек бассейна Томи 79
3.1 Характеристика водного режима рек бассейна Томи 79
3.2 Внутригодовое распределение стока 80
3.3 Карта стока весеннего половодья 84
3.4 Режим уровней воды 89
4 Прогнозы ежедневных уровней реки Томи у города Томска в период весеннего половодья 96
4.1 Макрогенетический подход к построению моделей речного стока 96
4.1.1 Общая структура и принципы построения модели 98
4.1.2 Применение ландшафтно-гидрологического районирования в моделях прогноза речного стока 100
4.1.3 Расчётные соотношения модели склонового притока в русловую сеть 106
4.1.4 Распределение запасов воды в снежном покрове по высоте 113
4.1.5 Подмодель руслового добегания 114
4.1.6 Подмодель учёта начальных запасов воды в речной системе и основное уравнение комбинированной модели прогноза 118
4.2 Оптимизация параметров модели прогноза ежедневных уровней воды реки Томи у города Томска 121
4.2.1 Общая схема оптимизации 121
4.2.2 Учёт космической информации для оценки распределения динамики площади заснеженности территории в период снеготаяния 125
4.2.3 Учёт стока в районах бассейна в процессе оптимизации параметров модели 132
4.2.4 Оценка параметров модели 134
4.3 Максимальные уровни воды заторного происхождения 139
4.3.1 Особенности образования заторов льда в районе города Томска 140
4.3.2 Учёт гидрометеорологических факторов образования заторов льда у города Томск в долгосрочных прогнозах максимальных уровней воды 144
4.4 Борьба с заторами льда у города Томска 150
Заключение 153
Список использованных источников и литературы 157
Приложение А Динамика температуры воздуха по метеостанциям бассейна Томи 173
Приложение Б Динамика сумм осадков по метеостанциям бассейна Томи 184
Приложение В Динамика запасов воды в снежном покрове на 20 марта по метеостанциям бассейна Томи 196
Приложение Г Коэффициенты парной корреляции годового стока и оценка значимости временных изменений годового и весеннего стока 202
Приложение Д Результаты расчёта внутригодового распределения стока 211
Приложение Е Корреляционные связи весеннего стока с метеорологическими факторами 216
Приложение Ж Заснеженность (доли единицы) районов и высотных зон бассейна Томи 217
- Осадки
- Учёт циклических колебаний водности в расчётах нормы годового стока
- Применение ландшафтно-гидрологического районирования в моделях прогноза речного стока
- Учёт гидрометеорологических факторов образования заторов льда у города Томск в долгосрочных прогнозах максимальных уровней воды
Осадки
Бассейн реки Томи достаточно увлажнён. Годовое количество осадков по данным наблюдений сети станций и постов Гидрометеослужбы, расположенных в речных долинах, изменяется от 330 до 920 мм (таблица 1.7). Осреднение проводилось по скорректированным данным (с учётом поправочных коэффициентов на замену приборов, на ветровой перенос и поправкой на смачивание), размещённым в [86, 125].
Наблюдения Гидрометеослужбы не охватывают осадки, выпадающие в горах выше 700 м. Общая направленность Кузнецкого Алатау перпендикулярна направлению господствующего переноса воздушных масс, что приводит к формированию очагов повышенного осадконакопления на подветренных склонах. Ледники Кузнецкого Алатау, залегающие на высоте 800 и более метров, являются показателями выпадения большого количества атмосферных осадков.
По наблюдениям Гидрометеорологической службы, которые охватывают в основном речные долины, за тёплый период года (IV–X) выпадает в среднем до 60 %, а в холодный (XI–III) до 40 % от годовой суммы осадков. Минимальное среднемноголетнее среднемесячное количество осадков выпадает в феврале, в северных равнинных территориях – феврале–марте (г. Кемерово), максимальное – в июле.
Результаты оценки статистической достоверности линейных трендов сумм годовых, жидких и твёрдых осадков при уровне значимости 0,05 с применением метода кусочно-линейной модели регрессии (приложение Б, рисунки Б.1 – Б.7, таблицы Б.1, Б.2, Б.3) позволяют заключить следующее:
Во временном интервале 1966-1983 гг. выявлены значимые разнонаправленные тренды осадков тёплого периода – снижение сумм осадков по станции Тайга (минус 73 мм/10 лет); рост осадков в Кемерово (34 мм/10 лет). В холодный период значим рост осадков по пункту Болотное (28 мм/10 лет) и снижение годовых сумм осадков по станции Тайга (минус 79 мм/10 лет).
За период с 1984 по 2014 гг. межгодовая изменчивость осадков холодного периода характеризуется наличием положительного тренда по пяти станциям (Неожиданный, Кузедеево, Болотное, Кемерово и Тайга) с интенсивностью 17–26 мм/10 лет. Тренд для годовых сумм осадков и осадков тёплого периода не выражен.
Для отрезка времени 1966–2014 гг. положительный тренд осадков холодного периода отмечен в четырёх пунктах (Томск, Болотное, Кемерово и Кузедеево) с интенсивностью 8–20 мм/10 лет; для тёплого выражен только по станции Кемерово с интенсивностью 13 мм/10 лет; положительный тренд годовых сумм осадков значим по станциям Болотное и Кемерово (24–28 мм/10 лет).
В целом годовые суммы осадков с 1966 по 2014 гг. слабо увеличивались. Ярче их увеличение проявилось после 1984 года на равнинной лесостепной части бассейна, в основном за счёт роста осадков холодного периода.
Зависимость среднемноголетних годовых сумм осадков от высоты местности, представленная на рисунке 1.5, позволяет характеризовать их количество на дне речных долин, где расположены пункты метеорологических наблюдений. Разработанный профессором В. С. Мезенцевым и его школой метод гидролого-климатических расчётов (ГКР), позволяет уточнить годовые суммы осадков, средние по бассейнам рек, для горных и равнинных территорий. Метод широко апробирован в условиях Сибири и Дальнего Востока [23, 29, 80, 80, 82].
Согласно В. С. Мезенцеву, водный эквивалент теплоэнергетических ресурсов климата (ТЭР) определяется суммой положительного радиационного и конвективного притоков тепла.
Для определения полного водного эквивалента ТЭР (ZTK , мм) за годовой интервал времени получена эмпирическая формула [80]:
Для метеостанций бассейна Томи методом линейной регрессии автором работы установлена зависимость водного эквивалента ТЭР климата при совместном учёте влияния высоты (Я, м) и широты местности (, ):
Среднеквадратическая ошибка определения водного эквивалента ТЭР по уравнению 1.2 не превышает 15 мм.
В бассейнах реки Томи и соседних рек Иня и Чулым в качестве исходной информации для дальнейших расчётов выбраны 26 станций Росгидромета за период наблюдений с 1932 по 2003 годы. В таблице 1.8 приводятся результаты расчёта следующих характеристик:
- водных эквивалентов ТЭР (zTK);
- теплоэнергетических ресурсов, израсходованных на таяние снега и почвенной мерзлоты (AZ);
- теплоэнергетических ресурсов испарения ( Zm = Zm - AZT ).
Параметр (п) не всегда можно вычислить по формуле (1.4), так как для некоторых рек отсутствуют данные о средневзвешенных уклонах и лесистости водосборов. В этом случае параметр (n) определен по установленной нами для бассейна Томи эмпирической зависимости n=0,0008H+3,27, где Н - высота метеостанции. Для построения этой зависимости использовались значения (n), рассчитанные по формуле (1.4).
Уравнение (1.3) решается методом итераций при заданных значениях суммарного стока в замыкающем створе (F), параметра («), учитывающего физико-географические условия стока (1.4) и теплоэнергетических ресурсов суммарного испарения (zТИ). В процессе итерации начальное значение (х) задаётся приближённо, по данным о норме слоя годового стока и примерной величине поясного коэффициента стока (), составляющего 0,15-0,20 в высотном поясе до 200 м, 0.30-0.40 в высотном поясе 200-500 м, 0.50-0.60 соответственно на 500-700 м, 0.65-0.80 выше 700 м, по формуле X = f/a.
Полученные по методу ГКР, средние по бассейнам рек значения среднемноголетних годовых сумм осадков превышают среднемноголетние величины на метеорологических станциях, показывающие увлажнение речных долин. Самыми увлажненными являются бассейны рек, которые берут своё начало на западных склонах Кузнецкого Алатау (таблица 1.9).
Зависимости бассейновых осадков ( Х М , мм) от средней высоты водосборов намечаются для двух групп точек: 1) реки левобережной части бассейна Томи и 2) правобережной части рассматриваемого бассейна (рисунок 1.6).
Тесноту полученных зависимостей Х М =f(H) характеризуют коэффициенты детерминации 0,83 и 0,90 соответственно. Средние квадратичные отклонения точек от линии связи составляет для правобережной зависимости 99 мм, левобережной – 112 мм.
Ошибки расчёта не превышают 13 %. Этот показатель нерелевантен только для пос. Амзас, здесь величина ошибки – 21 % в соответствии с приложением Б (таблица Б.6).
В верхней части представленные зависимости практически линейны и имеют слабый наклон, что позволяет экстраполировать их до высоты 1500 м и несколько выше.
Влажность воздуха. Среднемноголетняя годовая величина относительной влажности воздуха меняется по территории бассейна Томи в незначительных пределах от 71 до 78 %. Число дней в году с относительной влажностью 80 % и более в дневные часы составляет 90, а с влажностью менее 30 % 10-20 дней. Годовой дефицит влажности воздуха меняется по бассейну от 2,7 до 3,5 мб. Минимум дефицита приходится на ноябрь-март (по некоторым станциям до 0,3 мб), а максимум (8,6 мб) - на июнь месяц [124]. Дефицит влажности воздуха зависит от количества поступающей на поверхность солнечной радиации, влажности почв. Поскольку процессы тепло- и влагообмена взаимозависимы и меняются в зависимости от физико-географических условий, то дефицит влажности воздуха служит одной из характеристик этих процессов.
Учёт циклических колебаний водности в расчётах нормы годового стока
Для обеспечения точности определения нормы годового стока и выбора репрезентативного расчётного периода исследовалась цикличность колебаний годового стока.
История исследований многолетних колебаний речного стока изложена в работах В. Г. Андреянова [6]. Циклический ход природных процессов, выражающийся в чередовании влажных и засушливых, многоводных и маловодных лет, был замечен ещё философами древности: греческий астроном Эвдокс (IV в. до н. э.) выявил четырехлетнюю периодичность увлажнения, Фрэнсис Бэкон (XVII в.) – 35-летнюю [53]. Во второй половине XIX века появились труды, посвященные колебанию климата, как зарубежных, так и отечественных авторов (А. И. Воейков, В. В. Докучаев, Е. В. Оппоков, Э. М. Ольдекоп и др.).
При анализе многолетних колебаний стока учитывают размер речного бассейна. П. С. Кузин [75, 76] по режиму годового стока выделял малые, средние и большие реки. Режим малых рек обусловлен климатическими условиями определенной физико-географической зоны и местными факторами. Всё это в совокупности определяет высокую внутрибассейновую синхронность стока. На средних реках, расположенных в пределах одной географической зоны, отмечается значительная внутрибассейновая синфазность циклических колебаний стока. Большие реки характеризуются различиями во внутрибассейновом режиме водности, поскольку их бассейн находится в пределах, как правило, двух и более природных зон. Наиболее низкой синфазностью стока отличаются наиболее удалённые друг от друга части бассейна больших рек.
С этой классификацией согласуются результаты оценки изменений водности и синхронности (или асинхронности) многолетних колебаний в бассейне Томи. Исследовались годовые значения стока (модуль стока), график временного хода годового стока реки Томи у города Новокузнецка, матрицы парной корреляции, разностные интегральные кривые для постов, наблюдения на которых превышают 40 лет.
На хронологическом графике годового стока поста реки Томи у города Новокузнецка ярко выражены колебания с малой (3 года) и значительной (9 лет) продолжительностью циклов (рисунок 2.2).
Рассмотрим пространственные колебания годового стока рек бассейна Томи по разностно-интегральным кривым для пунктов с продолжительностью непрерывных наблюдений более 40 лет (таблица 2.4).
На разностной интегральной кривой отклонение среднего за какой–либо интервал времени от нормы характеризуется тангенсом угла наклона к горизонтали прямой, соединяющей точки начала и конца интервала, и численно определяется путём деления разности конечной (1К) и начальной (/„) ординат кривой на число лет интервала п 1, т. е.
Участок интегральной кривой с наклоном вверх и с положительным значением величины (Мср М) или (Кср 1) соответствует многоводной фазе циклических колебаний стока, а участок с наклоном вниз и с отрицательным значением (Кср 1) соответствует маловодной фазе.
На рисунках 2.3-2.5 представлены разностные интегральные кривые за период 1955-2005 гг. Для исключения влияния разницы в изменчивости их ординаты даны в нормированных отклонениях (т. е. приводились к Cv = 1) [5, 6].
Разностная интегральная кривая р. Кондома - пгт. Кузедеево Разностная интегральная кривая р. Мундыбаш - пос. Мундыбаш Разностная интегральная кривая р. Тельбес - пос. Мундыбаш
Для исследования степени синхронности многолетних колебаний годового стока для семи створов, приведённых в таблице 2.4, построены разностные интегральные кривые (рисунки 2.3-2.5). Ход колебаний водности по притокам и главной реке происходит почти синхронно. По отдельным створам фазы водности различаются по амплитуде, значению и сдвигам относительно друг друга (таблица 2.5).
В створе Томи у Томска прослеживаются две крупные фазы водности: подъём в 1918-1942 гг. с незначительным периодом спада в 1930-1934 гг. и спад в 1942-2005 гг. с небольшим подъёмом в период 1968-1979 гг.
В створе Новокузнецка амплитуда колебаний водности сохраняет общую тенденцию, но с меньшим размахом, чем у Томска, включая четыре цикла: 1) преимущественный спад, в период 1894-1925 и подъём в 1921-1930 гг.; 2) спад в 1931-1940, подъём - 1941-1950 гг.; 3) спад 1951-1957, подъём с 1958 по 1979 г.; 4) спад в 1980-2000 гг., с малым периодом повышения в 1976-1979 годах и подъёмом 2001-2005 гг.
В правом притоке Томи реке Уса, можно отметить два цикла водности: 1) подъём с 1937–1950 и спад в 1950–1958 гг.; 2) подъём в 1958–1997, включающий более мелкие колебания, не нарушающие общей тенденции подъёма, и спад в 1997– 2000 гг.
Самую низкую водность в рассматриваемых створах имеет река Ускат у села Красулино: спад с 1953 по 1983 гг., затем следует резкий подъём в 1983–1992, а за ним спад в 1992–2005 гг.
Отметим, что с 1995 по 2005 гг. наблюдается спад водности почти по всему бассейну Томи. Выявляется различный характер циклических колебаний стока в удаленных друг от друга районах.
Для определения нормы стока по короткому ряду наблюдений границы фаз циклических колебаний можно устанавливать по разностной интегральной кривой опорного стокового пункта (реки-аналога) с длинным рядом наблюдений [5, 6].
Репрезентативность короткого ряда проверялась по разностной интегральной кривой реки–аналога. В качестве рек-аналогов принимались реки, имеющие наиболее длительный и по возможности непрерывный ряд наблюдений, длительностью более 40 лет (при Cv 0,40). При выборе реки-аналога в расчёт принимались продолжительные циклы, распространяющиеся на большие территории (таблица 2.5). Небольшие по продолжительности циклы (приблизительно в 3 года), накладывающиеся на основные, не учитывались. При подборе репрезентативных периодов использовались интегральные кривые годового стока как основных рек–аналогов (рисунки 2.3–2.5, таблица 2.6), так и аналогов с меньшей продолжительностью наблюдений 15–20 лет, но с высокими значимыми коэффициентами парной корреляции и, расположенных в однородных, с точки зрения географо-гидрологических условий формирования стока частях бассейна.
В случае коротких рядов наблюдений использовался, согласно СП 33–101– 2003, метод отношений: где g„oraw и gaworaw - соответственно, норма стока расчётного бассейна и бассейна-аналога; QCp - среднее ряда наблюдений расчётного бассейна; Qаcp - среднее ряда наблюдений аналога за период наблюдений расчётного бассейна.
Количественной мерой синхронности стока рек служит коэффициент парной корреляции. Парные коэффициенты корреляции годового стока рассчитаны с помощью программ Excel и Statistiсa по формуле: где yi и хІ - соответственные значения стока в двух рассматриваемых створах в i-ом году; уо и хо - средние значения годового стока в этих створах за совместный период наблюдений длительностью п лет.
Сток в створах, расположенных вдоль главного русла от посёлка Балыкса до города Томска, характеризуется тесной связью на уровне значений коэффициента корреляции 0,76-0,84.
Сток в створах, расположенных вдоль главного русла от посёлка Балыкса до города Томска, характеризуется тесной связью на уровне значений коэффициента корреляции 0,76-0,84. Встречаются реки (чаще в горной, южной и центральной частях бассейна Томи), которые в пределах своего бассейна имеют более низкие парные коэффициенты корреляции, чем с притоками соседнего.
Рассчитанные нормы годового стока рек бассейна Томи представлены в таблицах 2.6 и 2.7 по ландшафтно-гидрологическим районам, описание которых дано в п. 1.5.3
Применение ландшафтно-гидрологического районирования в моделях прогноза речного стока
Подход к ландшафтно-гидрологическому районированию в моделях прогноза речного стока рассмотрен в [26]. Изменения высоты местности, экспозиции склонов и экранирующего влияния разновысотных хребтов и горных вершин объясняют характерную особенность горных районов – значительные территориальные градиенты естественного увлажнения и теплообеспеченности. Эти обстоятельства обусловливают разнообразие элементов ландшафта. При районировании бассейнов горных рек практически нереально положить в основу такие дробные единицы, как фация, урочище, местность, поскольку в этом случае придётся выделить сотни районов даже в небольшом бассейне, которые невозможно обеспечить гидрометеорологической информацией из-за ограниченности числа пунктов наблюдений.
По этой причине основным требованием при выделении гидрологических районов является пространственная коррелированность временных колебаний метеорологических характеристик в пределах выделенного района, позволяющая приближенно учесть их изменчивость с использованием данных наблюдений ограниченного числа пунктов. Внутри района коэффициенты корреляции декадного количества осадков и температуры воздуха в пунктах наблюдений должны быть достаточно высокими (не менее 0.60–0.70). В этом случае один район протяженностью 100–200 км может «накрывать» весь бассейн малой или средней реки.
В крупных речных бассейнах нарушается однородность пространственно-временной изменчивости метеорологических условий, что обусловливает необходимость их разбиения на районы. В свою очередь, учёт пространственного разнообразия элементов ландшафта в пределах каждого района осуществляется путём его расчленения на высотные зоны: так учитывается высотная поясность ландшафтно-климатических условий.
Таким образом, в пределах района исходной территориальной единицей осреднения гидрометеорологических характеристик в бассейнах горных рек является высотная зона [26]. Средние для высотных зон запасы снега, температура воздуха, осадки и другие характеристики рассчитываются по наблюдениям гидрометеорологической сети с использованием их высотных градиентов. Так, суточные осадки периода половодья и паводка определяются с учётом их высотного градиента
Разнообразие ландшафтных характеристик даже в пределах заданной высотной зоны конкретного района может оказаться весьма существенным. Оптимизационные расчёты ландшафтного стока на примере Алтая [53] показали, что средний многолетний модуль стока в различных стокоформирующих комплексах (СФК) изменяется в значительных пределах – от 26–47 л/скм2 с ледников, до 0.2 л/скм2 в полупустынных (таблица 4.1).
Чтобы избежать слишком грубых решений, границы районов следует проводить таким образом, чтобы высотные зоны не пересекали слишком «контрастные» ландшафты с точки зрения величины ландшафтного модуля стока, например, сухую котловину и склон, поросший темнохвойной тайгой. На практике, однако, этот подход реализуется не всегда.
Напомним (глава 1), что с учётом особенностей рельефа, гидрографии, закономерностей смены растительного покрова и других характеристик ландшафта по высоте, а также расположения пунктов наблюдений в бассейне реки Томь до города Томска выделены следующие ландшафтно-гидрологические районы (рисунок 4.2):
- район I – бассейн р. Томь, включающий все лево- и правобережные притоки реки Томь от посёлка Крапивинского до Томска (высоты от 150 до 500 м), и левобережные притоки от Новокузнецка до Крапивинского, площадь 21300 км2;
- район II – бассейн реки Кондомы до Новокузнецка (высот от 150 до 1815 м), площадь 8200 км2;
- район III – бассейн реки Томи, включающий все лево- и правобережные притоки от истока до города Новокузнецка (без бассейна реки Кондомы) и правобережные – от города Новокузнецка до посёлка Крапивинский (высоты от 200 до 2174 м), площадь 27500 км2.
В каждом районе выделены высотные зоны (таблица 4.2) и для них подобраны опорные метеостанции, необходимые в расчётах снеготаяния, водоотдачи и притока талой и дождевой воды в русловую сеть (рисунок 4.2, таблица 4.3). Исходные данные (суточные суммы осадков, среднесуточные температуры воздуха, запасы воды в снежном покрове, уровни и расходы воды) получены в гидрометцентре Западно-Сибирского УГМС. Суточные осадки исправлены поправкой на смачивание. В среднемноголетние значения осадков дополнительно введены поправки на испарение и ветер.
Самые высокие коэффициенты корреляции стока с суммой осадков и снегозапаса получены для станций посёлка Усть-Кабырза (0,74), посёлка Кузедеево (0,70), города Тайга (0,61), что подтверждает преимущественное влияние на весенний сток реки Томи атмосферных осадков, выпадающих в возвышенной части бассейна.
Учёт гидрометеорологических факторов образования заторов льда у города Томск в долгосрочных прогнозах максимальных уровней воды
Наступление максимального уровня воды при прохождении весеннего половодья на Томи наблюдается как в первую (апрель), так и во вторую (май) волну паводка [63]. Важность прогнозов максимальных уровней воды вообще и на реки Томи в районе Томска, в частности, очевидна. Этой проблемой занимались И. И. Волков (1934 г.), Л. Г. Шуляковский (1950-х) [133], Я. И Марусенко (1960-х) [78], Р.А. Нежиховский (1970-х), Д. А. Бураков и В. Ф. Космакова [27, 29, 30]. Современное состояние компонентов природной среды, влияющих на образование заторных уровней воды у города Томска, исследуют сотрудники кафедры гидрологии ТГУ В. А. Земцов, Н. Г. Инишев, Д. А. Вершинин [62].
Факторы формирования заторных подъёмов уровней воды делятся на:
1) гидрометеорологические (гидротермические условия замерзания реки; ход нарастания толщины льда и образования шуги; динамика весеннего потепления; количество и распределение во времени весенних осадков; интенсивность подъема весеннего половодья
2) геоморфологические (строение и конфигурация речной долины и русловой сети); морфологические особенности русла и антропогенное влияние на пойму реки в черте города Томска, способствующие образованию заторов, рассмотрены в п. 4.4.1.
Метеорологические условия в весенний период приводят к ослаблению прочности ледяного покрова и прибыли воды в реках. Они носят инерционный характер, т.е. начальные тенденции их развития характеризуют последующий ход вскрытья реки, включая образование и мощность заторов льда [30]. Для прогноза максимальных заторных уровней на реки Томи в районе города Томска (НТот8к–мах) Д. А. Бураковым и В. Ф. Космаковой на основе физико-статистического подхода разработаны следующие уравнения
В практике гидрологических прогнозов предусмотрена регулярная коррекция расчётных алгоритмов прогностических моделей по результатам оперативного использования метода прогноза, а также с учётом увеличения продолжительности рядов гидрометеорологических данных. Необходимость коррекции рассмотренных выше прогностических уравнений для прогноза максимальных уровней реки Томи у города Томска вызвана не только увеличением продолжительности наблюдений, но также возможными деформациями русла, изменяющими гидравлику потока и кривые расходов. Предшествующий вариант уравнений был разработан в 2007 г. По этому варианту прогнозы оказались успешными до 2011 г. Начиная с 2012 г. точность прогнозов снизилась. В 2014 г. было принято решение скорректировать расчётные уравнения. В основу были положены уравнения предшествующего варианта. Новое уравнение (формула 4.36) получено по наблюдениям за 1964–2014 гг. Этот вариант несколько улучшил точность прогнозов (таблица 4.13).
По мнению авторов методики, возможной причиной является характер русловых процессов, изменяющихся в условиях разработки гравийно-песчаной смеси в русле Томи в районе города Томска. В период с 1964–1985 гг. происходила интенсивная посадка уровня воды, вызванная добычей гравия. Далее разработка гравийно-песчаной смеси производилась выше по течению реки, и минимальные уровни стабилизировались, а с 2000 года наметилась слабая тенденция их подъёма, свидетельствующая о возможном занесении образовавшейся ёмкости речными наносами, либо, – вследствие влияния других факторов, увеличивших сопротивление движению потока (рисунок 4.10).
С целью уменьшения относительного влияния предшествующих условий руслового режима было разработано второе уравнение (формула (4.37)) для прогноза (Нмах). Использован период наблюдений 1978–2014 гг., включающий в основном ослабление падения минимальных уровней, их стабилизацию и некоторый подъём.
Данные за 2015 г. не вошли в разработку формул (4.36) и (4.37). Прогноз по формуле 4.37 за этот год оказался успешным (таблица 4.13). Подчеркнём, что на точность прогноза могут повлиять мероприятия службы МЧС по борьбе с заторами льда, особенно их подрывы. Ниже мы вернемся к этому вопросу.
Следует отметить, что уравнения (4.36) и (4.37), как и математическая модель прогноза ежедневных уровней воды для открытого русла, способны предсказать не только высокие, но и самые низкие уровни половодья. Таковым, например, оказался уровень 2012 г. - исторический минимум. Причиной стали метеорологические условия: низкие запасы снега, малое количество весенних осадков, затяжное снеготаяние при весьма низких температурах воздуха практически по всему бассейну. Судоходство в этот год на Томи практически отсутствовало, уровни грунтовых вод опустились так, что пересохли колодцы с питьевой водой и обсохли торфяные болота, что привело к их возгоранию.