Обзор современных методов измерения расхода донных наносов в реках с мелким аллювием

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Выполнен обзор современных методов измерения расхода донных наносов в реках с мелким аллювием. Выделены четыре группы методов: измерение батометрами, повторное продольное эхолотирование однолучевым эхолотом, повторное продольное эхолотирование многолучевым эхолотом и измерение при помощи акустических Допплеровских профилографов течений. Рассмотрены сильные и слабые стороны каждого метода. В связи с тем, что транспорт донных наносов происходит в грядовой форме, наиболее перспективными представляются методы, основанные на использовании эхолотов, так как они позволяют непосредственно учесть целостность грядовых образований.

Full Text

Restricted Access

About the authors

О. А. Петровская

Государственный гидрологический институт

Author for correspondence.
Email: riverchannel@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

References

  1. Алексеевский Н.И., Сидорчук А.Ю. Морфология и динамика активных гряд в русле реки Терек // Вод. ресурсы. 2017. Т. 44. № 2. С. 147–157.
  2. Великанов М.А. Динамика русловых потоков. Т. 2. Наносы и русло. М., 1955. 323 с.
  3. Вершинин Д.А., Инишев Н.Г., Тарасов А.С. Результаты полевых измерений расходов донных наносов экспериментальным батометром на большой реке // Тр. Всерос. конф. “Гидрометеорология и экология: научные и образовательные достижения и перспективы развития”. СПб.: Аграф+, 2017. С. 107–110.
  4. Гришанин К.В. Основы динамики русловых потоков. М.: Транспорт, 1990. 320 с.
  5. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 272 с.
  6. Копалиани З.Д., Петровская О.А. База данных “Данные измерений гидравлических характеристик транспорта донных наносов в больших, малых и средних равнинных реках” (свид. гос. регистрации базы данных № 2017620992) // Официальный бюллетень “Программы для ЭВМ. Базы данных. Топологии интегральных микросхем” (ISSN 2313-7487). 2017. № 9. http://www1.fips.ru/wps/PA_FipsPub/res/BULLETIN/PrEVM/2017/09/20/INDEX.HTM (дата обращения: 01.11.2017)
  7. Морейдо В.М., Чалов С.Р., Иванов В.А., Крастынь Е.А. Применение допплеровских измерителей течений для оценки стока наносов // Маккавеевские чтения, 2020, Москва / Под ред. Р.С. Чалова. М., 2021. С. 35–45.
  8. РД 52.08.163-88. Дополнение к наставлению гидрометрическим станциям и постам. Вып. 6. Ч. 1. Гидрологические наблюдения и работы на больших и средних реках. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 90 с.
  9. Сидорчук А.Ю. Оценка стока влекомых наносов в речном русле с учетом данных об активной и пассивной динамике гряд // Вод. ресурсы. 2015. Т. 42. № 1. С. 31–44.
  10. Шамов Г.И. Речные наносы. Л.: Гидрометеоиздат, 1954. 378 с.
  11. A study of methods used in measurement and analysis of sediment loads in streams. Rep. № 2. Equipment used for sampling bed load and bed material. Iowa, 1940. 57 p.
  12. Abraham D., Kuhnle R.A., Odgaard A.J. Validation of bed-load transport measurements with time-sequenced bathymetric data // J. Hydraulic Engineering. 2011. V. 137. Iss. 7. P. 723–728.
  13. Abraham D., McAlpin T., Jones K. Bed-load measurements on large, sand-bed rivers in the United States // Proc. Int. Conf. “River Flow”. Lyon-Villeurbanne, 2018. 8 p.
  14. Abraham D., McAlpine T., May D.P., Pratt T., Shelley J. Update on ISSDOTv2 method for measuring bed-load transport with time sequences bathymetric data // Proc. 10th Federal Interagency Sedimentation Conf. Reno, Nevada, USA, 2015. 10 p.
  15. Baranya S., Fleit G., Muste M., Tsubaki R., Jozsa J. Bedload estimation in large sand-bed rivers using Acoustic Mapping Velocimetry (AMV) // Geomorphol. 2023. V. 424. 14 p.
  16. Braatz D.A., Tucker R.L. A new series of sediment collectors for developing bed load sediment budgets and restoring streams // Proc. 7th IAHS Sci. Assembly, Sympos. S1. Foz do Iguaçu, Brazil: IAHS Publ. № 291. 2005. P. 222–226.
  17. Cavalieri I., Schippa L. Dune bed statistical analysis using multibeam echosound survey data // Proc. 11th Int. Conf. Fluvial Hydraulics “River Flow”. Kingston and Ottawa, Canada, 2022. 9 p.
  18. Conevski S., Guerrero M., Winterscheid A., Ruther N. Comprehensive Analysis of the Bottom Tracking features measured by ADCPs in Riverine Environments // Proc. 39th IAHR World Congress. Granada, Spain, 2022. 10 p.
  19. Conevski S., Winterscheid A., Ruther N., Guerrero M., Rennie C. Evaluation of an acoustic Doppler technique for bed-load transport measurements in sand-bed rivers // Proc. Int. Conf. “River Flow”. Lyon-Villeurbanne, 2018. 8 p.
  20. Fujita I., Muste M., Kruger A. Large-scale particle image velocimetry for flow analysis in hydraulic engineering applications // J. Hydraulic Res. 1998. V. 36. № 3. P. 397–414.
  21. Gaeuman D., Jacobson R.B. Field assessment of alternative bed-load transport estimators // J. Hydraulic Engineering. 2007. V. 133. Iss. 12. P. 1319–1328.
  22. Gray J.R., Laronne J.B., Marr J.D.G. Bedload-surrogate monitoring technologies. U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2010–5091. 2010. 37 p.
  23. Gutierrez R.R., Mallma J.A., Núñez-González F., Link O., Abad J.D. Bedforms-ATM, an open source software to analyze the scale-based hierarchies and dimensionality of natural bed forms // SoftwareX. 2018. V. 7. P. 184–189.
  24. Holmes R.R. Measurement of bedload transport in sand-bed rivers: A look at two indirect sampling methods. U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2010–5091. 2010. P. 236–252.
  25. Hubbell D.W. Apparatus and techniques for measuring bed-load. Geological Survey Water-Supply Paper 1748. Washington, 1964. 80 p.
  26. Kim D., Hao-Che H., Baranya S., Muste M. Qualitative and quantitative acoustic mapping of bedform dynamics // Flow Measurement and Instrumentation. 2016. V. 50. P. 80–89.
  27. Kleinhans M.G. Manual for the Delft Nile Sampler (DNS) at Utrecht. Netherlands, 2005. 9 p.
  28. Latosinski F.G., Szupiany R.N., Guerrero M., Amsler M.L., Vionnet C. The ADCP’s bottom track capability for bedload prediction: Evidence on method reliability from sandy river applications // Flow Measurement and Instrumentation. 2017. V. 54. P. 124–135.
  29. Leary K.C.P., Buscombe D. Estimating sand bed load in rivers by tracking dunes: a comparison of methods based on bed elevation time series // Earth Surface Dynamics. 2020. V. 8. 13 p.
  30. Muste M., Baranya S., Tsubaki R., Kim D., Ho H., Tsai H., Law D. Acoustic mapping velocimetry // Water Resour. Res. 2016. V. 52. P. 4132–4150.
  31. Nittrouer J.A., Allison M.A., Campanella R. Bedform transport rates for the lowermost Mississippi River // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. Iss. 3.
  32. Operating Instructions. 04.32 Bed-load transport meter type Arnhem. Giesbeek, Netherlands, 2003. 8 p.
  33. Petrovskaya O., Maltsev A. Testing bed load transport formulas: a case study of the Lower Amur based on multi-beam echo-sounders (MBES) data // Geogr. Environ. Sustainability. 2022. V. 15. № 4. P. 214–221.
  34. Ratton P., Bleninger T.B., Pereira R.B., Gonçalves F.V. Bedload sediment transport estimation in sand-bed rivers comparing traditional methods and surrogate technologies // Applied Sci. 2023. V. 13. № 5.
  35. Rennie C.D., Millar R.G., Church M.A. Measurement of bed load velocity using an acoustic Doppler current profile // J. Hydraulic Engineering. 2002. V. 128 (5). P. 473–483.
  36. Rennie C.D., Villard P.V. Site specificity of bed load measurement using an acoustic Doppler current profiler // J. Geophys. Resour. 2004. V. 109. 15 p.
  37. Schippa L., Cavalieri I. Semiautomatic algorithm for the interpretation of the bedforms and statistical analysis // WIT Transactions Ecol. Environ. 2021. V. 250. P. 169–179.
  38. Shelley J., Abraham D., McAlpin T. Removing systemic bias in bed-load transport measurements in large sand-bed rivers // J. Hydraulic Engineering. 2013. V. 139. № 10. P. 1107–1111.
  39. Simons D.B., Richardson E.V., Nordin C.F. Bedload equation for ripples and dunes // Geological Survey Professional Paper 462-H. Washington: US GPO, 1965. 15 p.
  40. Thomas R., McArthur J., Braatz D., Welp T. Sediment Management Methods to Reduce Dredging. Pt 2. Sediment Collector Technology // ERDC TN-DOER-T13. 2017. 11 p.
  41. Van der Mark C.F., Blom A. A new and widely applicable bedform tracking tool // Technical Report. Enschede: Univ. Twente, 2007. 49 p.
  42. Van der Mark C.F., Blom A., Hulscher S.J. Quantification of variability in bedform geometry // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. 11 p.
  43. Van Rijn L.C. Sediment transport. Part I: Bed load transport // J. Hydraulic Engineering. 1984. V. 110 (10). P. 1431–1456.
  44. Van Rijn L.C., Gaweesh M.T.K. New total sediment-load sampler // J. Hydraulic Engineering. 1992. V. 118. № 12. P. 1686–1691.
  45. You H., Kim D., Muste M. High-gradient pattern image velocimetry (HGPIV) // Advances in Water Resour. 2022. V. 159. 13 p.
  46. You H., Muste M., Kim D., Baranya S. Considerations on Acoustic Mapping Velocimetry (AMV) application for in-situ measurement of bedform dynamics // Frontiers in Water. 2021. V. 3. 17 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The third method of D. Gauman and R.B. Jacobson (according to [21])

Download (80KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Area not taken into account by the method of J. Nittrower, M. Ellison and R. Campanella (according to [31])

Download (56KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. ISSDOTv2 method (according to [12])

Download (56KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».