ICE IMPACT ON THE FLOW DYNAMICS THE NORTHERN DVINA RIVER MOUTH AREA

• Main Authors: Serafima V. Lebedeva, Leonid S. Odoev
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: Для почтовых отправлений: 199155 Санкт-Петербург, а/я 136, Редакция журнала «Гидросфера. Опасные процессы и явления» / For mail: 199155 St. Petersburg, PO Box 136 Editorial Board of the «Hydrosphere. Hazardous processes and phenomena». 2020
• Subjects: ice jam; ice drift; river mouth area; the Northern Dvina; numerical model; flood; заторы льда; ледоход; устье; река Северная Двина; численное моделирование; затопление; Drift River; Kholmogory; Lebedeva; dvina
• Online Access: http://hydro-sphere.ru/index.php/hydrosphere/article/view/74; https://doi.org/10.34753/HS.2020.2.4.330

The authors consider case of the winter period 2019-2020 as example of ice cover and ice jam influence on the flow dynamics in the section upstream the delta of the Northern Dvina River mouth area. Hydrological monitoring, calculations and forecasts of the ice drift in the Northern Dvina River mouth area are actual practical tasks. The hydrological regime of a tidal river mouth is very complex phenomena and one of the most difficult for a quantitative description. The authors implemented an integrated approach to study ice jams, including field ice surveys, satellite data analysis, data from the state hydrological monitoring system and hydrodynamic modeling. STREAM_2D CUDA software is applied for two-dimensional numerical modeling. It takes into account the impact of ice cover. Ice phenomena usually make significant changes in the water level and velocity regime. In 2019/2020 hydrological year the ice cover provided and maintained a large backwater during all the autumn and the winter. When the spring ice drift came from the river upstream there was a 3-4 meter water level rise, which lasted for 5 days, creating a threat of flooding of the Kholmogory village by a breakthrough wave. There is no effective technique to forecast or assess probable scenarios for such situation. The article identified difficulties arising during ice conditions analysis and hydrodynamic modeling of the situation. Steps to optimize the monitoring of ice cover, flow discharges and water levels are also formulated Ледовые явления и их влияние на динамику потока на придельтовом участке реки Северная Двина рассмотрены на примере зимнего периода 2019-2020 годов. Мониторинг, расчеты и прогнозы гидрологических условий во время прохождения ледохода – актуальнейшие задачи для устьевой области реки Северная Двина. Гидрологический режим приливного многорукавного устья очень сложен, а заторные явления – одни из самых трудных для количественного описания гидрологических явлений. Используемые статистические методики краткосрочных прогнозов не обновляются много лет. В данной работе проводится попытка реализации интегрированного подхода к изучению заторов, включающего натурные ледовые обследования, анализ космических снимков, материалы наблюдений на сети гидрологических постов и гидродинамическое моделирование. Для двумерного численного моделирования используется программный комплекс STREAM_2D CUDA, включающий блок для учета воздействия ледяного покрова. Очевидно, что ледовые явления вносят значительные изменения в уровенный и скоростной режим реки на устьевом участке реки Северная Двина. Однако гидрологический 2019/2020 год был в этом отношении особенным. С осени и всю зиму поддерживалась большая величина дополнительного подпора, создаваемого ледяным покровом, которая при подходе основного ледохода весной еще увеличилась, произошел резкий скачок уровня воды и сформировался затор, который продержался в течение 5 суток, создавая угрозу затопления волной прорыва села Холмогоры. Методик прогноза развития таких ситуаций и количественной оценки характеристик возможных затоплении при том или ином сценарном варианте не существует. На данном этапе работы выявлен ряд трудностей, возникающих при анализе ледовой обстановки и при моделировании, а также сформулированы шаги по оптимизации проводимых наблюдений и обследований ледяного покрова, измерений расходов и уровней воды Литература Бузин В.А. Заторы льда и заторные наводнения на реках. СПб.: Гидрометеоиздат, 2004. 202 с. Васильев Л.Ю. Весеннее наводнение и противозаторные мероприятия в устьевой области Северной Двины // Доклады VI Всероссийского гидрологического съезда. Секция 2. Наводнения и другие опасные гидрологические явления: оценка, прогноз и смягчение негативных последствий (г. Санкт Петербург, 28 сентября – 1 октября 2004 г.). М.:Метеоагенство Росгидромета, 2006. С. 223-229. Донченко Р.В. Ледовый режим рек СССР. Л.:Гидрометеоиздат, 1987. 242 с. Завадский А.С., Иванов В.В., Рулева С.Н., ЧаловР.С., Чалов С.Р. Русловые процессы, ледовые явления и регулирование русла в Холмогорском разветвлении на реке Северной Двине // Эрозия почв и русловые процессы. 2010. Т. 17. С. 198-217. Лебедева С.В., Алабян А.М., Крыленко И.Н., Федорова Т.А. Наводнения в устье Северной Двины и их моделирование // Геориск. 2015. №1. С. 18-25. Alabyan A.M., Lebedeva S.V. Flow dynamics in large tidal delta of the Northern Dvina river: 2D simulation // Journal of Hydroinformatics. 2018. Vol. 20. Iss. 4. P. 798-814. DOI:10.2166/hydro.2018.051. Krylenko I., Alabyan A., Aleksyuk A., Belikov V., Sazonov A., Pimanov I., Potryasaev S., Zelentsov V. Modeling Ice-Jam Floods in the Frameworks of an Intelligent System for River Monitoring // Water Resources. 2020. Vol. 47. P. 387-398. DOI:10.1134/S0097807820030069.