Причины и закономерности быстрых изменений состава взвесей в малой городской реке Сетунь

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Современные измерительные технологии открывают новые горизонты в изучении природных явлений, в том числе связанных с гидрологическими процессами, и в частности — транспортом наносов. В статье обсуждаются результаты натурных экспериментов с лазерным дифрактометром LISST-200X, единственным в мировой практике средством регистрации крупности взвеси и мутности воды в потоке. Исследования были выполнены в начале 2024 г. в нижнем течении р. Сетуни, являющейся крупнейшим притоком р. Москвы в пределах г. Москвы, и представляли собой высокочастотные (с дискретностью 10 сек) продолжительные записи (всего 49 ч) характеристик транспорта взвесей в потоке. Совмещение с отборами проб на измерение оптической и весовой мутности позволило определить ограничения использования средств измерений подобного типа. Воспроизводимость гранулометрического состава взвешенных наносов по данным высокочастотного мониторинга оказалась хуже, чем их концентрации. Данные LISST-200X в среднем почти в 2 раза завышают величину крупности взвеси по сравнению с лабораторным определением крупности, что частично объясняется включением в измеряемый диапазон крупных частиц (более 500 мкм), однако стабильно воспроизводят относительные изменения гранулометрического состава. В ходе экспериментов на р. Сетуни выявлены непродолжительные (до 95 мин) увеличения мутности и крупности взвеси (плюмы), вероятнее всего имеющие антропогенный генезис, и характеризующиеся гистерезисными связями между мутностью воды и составом взвесей. Во всех случаях на волне подъема мутности крупность взвешенных наносов ниже, чем на спаде. Этот результат характеризует ранее неисследованный феномен транспорта наносов ниже участков их точечного поступления в русловые потоки — гидравлическую сортировку по длине реки, когда более легкие частицы перемещаются быстрее более крупных и тяжелых частиц (в том числе органических). Полученные оценки представляются важными как для мониторинга антропогенного воздействия, так и для развития теории речных наносов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Р. Чалов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: krastyn-e@mail.ru
Россия, Москва

О. Д. Лошков

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: krastyn-e@mail.ru
Россия, Москва

Е. А. Крастынь

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: krastyn-e@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Лопатин Г.В. Наносы рек СССР (Образование и перенос). Географгиз, 1952.
  2. Чалов С.Р., Ефимов В.А. Механический состав взвешенных наносов: классификации, характеристики, пространственная изменчивость // Вестн. МГУ. Серия 5. География. 2021. Вып. 5. С. 91–103.
  3. Чалов С., Платонов В., Морейдо В., Самохин М., Ярынич Ю., Коршунова Н., Болгов М., Касимов Н. Реакция водного стока малой городской реки на экстремальные дождевые осадки на территории Москвы в 2020 и 2021 гг. // Метеорология и Гидрология. 2023. Вып. 2. С. 69–79 https://doi.org/10.52002/0130-2906-2023-2-69-79
  4. Чалов С.Р., Цыпленков А.С. Роль крупномасштабной турбулентности в изменении мутности речных вод // Вестн. Моск. ун-та. Серия 6. География. 2020. Вып. 3. С. 34–46.
  5. Bouchez J., Gaillardet J., France-Lanord C., Maurice L., Dutra-Maia P. Grain size control of river suspended sediment geochemistry: Clues from Amazon River depth profiles // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2011. Vol. 12. № 3. Q03008. https://doi.org/10.1029/2010GC003380
  6. Chalov S., Moreido V., Sharapova E., Efimova L., Efimov V., Lychagin M., Kasimov N. Hydrodynamic Controls of Particulate Metals Partitioning Along the Lower Selenga River — Main Tributary of The Lake Baikal // Water. 2020. Vol. 12. № 5. 1345 p. https://doi.org/10.3390/w12051345
  7. Felix D., Albayrak I., Boes R.M. In-situ investigation on real-time suspended sediment measurement techniques: Turbidimetry, acoustic attenuation, laser diffraction (LISST) and vibrating tube densimetry // Int. J. of Sediment Res. 2018. Vol. 33. № 1. P. 3–17. https://doi.org/10.1016/j.ijsrc.2017.11.003
  8. Gao J.H., Jia J., Wang Y.P., Yang Y., Li J., Bai F., Zou X., Gao S. Variations in quantity, composition and grain size of Changjiang sediment discharging into the sea in response to human activities // Hydrology and Earth System Sci. 2015. Vol. 19. P. 645–655. https://doi.org/10.5194/hess-19-645-2015
  9. Guy P.H. Fluvial sediment concepts / U.S. Geological Survey. 1970. Book 3. Vol. 55.
  10. Lupker M., France-Lanord C., Lavé J., Bouchez J., Galy V., Métivier F., Gaillardet J., Lartiges B., Mugnier J.L. A Rouse-based method to integrate the chemical composition of river sediments: Application to the Ganga basin // J. of Geophysical Res.: Earth Surface. 2011. Vol. 116. № F04012. https://doi.org/10.1029/2010JF001947
  11. Reid L.M., Dunne T. Sediment budgets as an organizing framework in fluvial geomorphology // In Tools in Fluvial Geomorphology. 2016. P. 357–380. https://doi.org/10.1002/9781118648551.ch16
  12. Sidorchuk A.Y. High-frequency variability of aggregate transport under water erosion of well-structured soils // Eurasian Soil Sci. 2009. Vol. 42. № 5. P. 543–552. https://doi.org/10.1134/s106422930905010X
  13. Sokolov D.I., et al. Impact of Mozhaysk dam on the Moscow river sediment transport // Geography. Environment. Sustainability. 2020. Vol. 13. № 4.
  14. Syvitski J.P. M., Milliman J.D. Geology, geography, and humans battle for dominance over the delivery of fluvial sediment to the coastal ocean // J. of Geology. 2007. Vol. 115. P. 1–19.
  15. Szupiany R.N., Lopez Weibel C., Guerrero M., Latosinski F., Wood M., Dominguez Ruben L., Oberg K. Estimating sand concentrations using ADCP-based acoustic inversion in a large fluvial system characterized by bi-modal suspended-sediment distributions // Earth Surface Processes and Landforms. 2019. Vol. 44. № 6. P. 1295–1308. doi: 10.1002/esp.4572
  16. Xu J. Grain-size characteristics of suspended sediment in the Yellow River, China // Catena. 2000. Vol. 38. № 3. P. 243–263. https://doi.org/10.1016/s0341–8162(99)00070–3
  17. Zhao L., Boufadel M.C., King T., Robinson B., Conmy R., Lee K. Impact of particle concentration and out-of-range sizes on the measurements of the LISST // Measurement Science and Technology. 2018. Vol. 29. № 5.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Результаты сравнения измерений LISST-200X с измерениями весовой мутности (восстановленной по оптической мутности) (а) и среднего диаметра, полученного в пробах лазерным гранулометром Fritsch Analysette 22 (б).

Скачать (28KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Связь объемной концентрации взвеси и среднего диаметра частиц (а) и ход общей объемной концентрации (б) во время повышения 19 марта 2024 г. Данные усреднены поминутно

Скачать (24KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Связь среднего диаметра и объемной концентрации взвешенных наносов в р. Сетуни, построенная на основе серий экспериментов с лазерным дифрактометром LISST в феврале–апреле 2024 г

Скачать (36KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».