Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Наносы в реках,озерах и водохранилищах в расширенном диапазоне размера частиц

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Наносы в реках,озерах и водохранилищах в расширенном диапазоне размера частиц"

ООоиии-'--

На правах рукописи УДК 556.535.6+556.555.6

ПОЗДНЯКОВ Шамиль Рауфович

НАНОСЫ В РЕКАХ, ОЗЕРАХ II ВОДОХРАНИЛИЩАХ В РАСШИРЕННОМ ДИАПАЗОНЕ РАЗМЕРА ЧАСТИЦ

Специальность 25.00.36 - геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание ученой степени доктора географических наук

1 7 НОЯ 2011

Санкт-Петербург- 2011

005000957

Работа выполнена в лаборатории географии и природопользования Учреждения Российской академии наук Института озероведения РАН, г. Санкт-Петербург

Научный консультант Член-корреспондент РАН, доктор географических

наук, профессор

Румянцев Владислав Александрович

Официальные оппоненты

Член-корреспондент Российской академии наук, доктор географических наук

Долотов Юрий Сергеевич (ИВП РАН, г.Москва) Доктор географических наук

Георгиевский Владимир Юрьевич (ГГИ, г.Санкт-Петербург)

Доктор географических наук, профессор

Науменко Михаил Арсеньевич (ИНОЗ РАН, г.Санкт-Петербург)

Ведущая организация: Институт водных и экологических проблем

(ИВЭП СО РАН, г.Барнаул)

Защита состоится 19 декабря 2011 г.в 14.00 на заседании диссертационного совета 002.064.01 по присуждению ученой степени доктора географических наук при Учреждении Российской академии наук Институте озероведения РАН по адресу:196105, г.Санкт-Петербург, ул.Севастьянова,9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института озероведения РАН по адресу:196105, г.Санкт-Петербург, ул.Севастьянова,9.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просьба направлять с пометкой «Ученому секретарю диссертационного совета 002.064.01»

Факс:(812)388-73-27 E-mail: tbgmaster@mail.ru

Автореферат разослан « 3 » ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

В.П.Беляков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования.

Исследование наносов в реках, озерах и водохранилищах имеет важнейшее значение для большого круга гидрологических расчетов и прогнозов, оценки геоэкологического состояния водоемов и водотоков в различных физико-географических условиях. Материалы данных исследований необходимы для проектирования и строительства любых сооружений на водных объектах и решения различных водохозяйственных проблем. При этом многие вопросы, связанные с методикой и средствами измерений и расчетов параметров наносов до сих пор остаются недостаточно разработанными, а по отдельным позициям практически отсутствуют. Проблема занесения, заиления и загрязнения водных объектов при решении широкого круга геоэкологических, водохозяйственных и гидротехнических задач требует совершенствования существующих и разработки новых методов измерения и расчета параметров, связанных с движением и отложением наносов.

В настоящее время на части гидрологических постов Роскомгидромета ведутся систематические наблюдения за стоком взвешенных наносов. Вместе с тем наблюдений за стоком влекомых, особенно крупнофракционных, наносов практически не ведется. Это связано с отсутствием надежных методов и приборов для измерений. Методы расчета расходов влекомых наносов также далеки от совершенства. Кроме того, постоянно появляются новые задачи, связанные с решением геоэкологических проблем. В частности, начиная со второго десятилетия 21 века, намечено масштабное развитие нанотехнологических производств на территории Российской Федерации. При этом очевидно, будет иметь место усиление загрязнения водных объектов наночастицами, в том числе искусственного происхождения. Существующая система стандартных гидрологических исследований пресноводных систем и мониторинга наносов в естественных условиях не позволяет выявлять и дифференцировать по крупности частицы мельче 1 мкм, что является существенным упущением. Необходима разработка методики измерений, позволяющая получать информацию о наносах во всем диапазоне размеров.

Актуальность решения комплекса проблем, связанных с усовершенствованием всей методики исследования наносов водных объектов, обусловливается также постепенным переходом к системе геоэкологического мониторинга.

Цель работы. Решение проблемы измерений и расчетов параметров взвешенных, влекомых и отложившихся наносов во всем диапазоне возможных размеров частиц в реках, озерах и водохранилищах в различных физико-географических условиях. Достижение указанной цели предполагает решение следующих основных задач, которые являются наименее разработанными, ранее не затрагивались или требуют нового подхода:

• Создание новых и усовершенствование существующих методов

измерений расходов влекомых крупнофракционных наносов, как

наименее разработанной части всей системы мониторинга транспорта наносов в водных объектах.

• Усовершенствование представлений о турбулентной структуре потока для оценки параметров, связанных с транспортом наносов в водных объектах.

• Разработка модели транспорта влекомых наносов, основанной на новейших представлениях о турбулентной структуре потоков.

• Расширение исследований гранулометрического состава наносов на весь диапазон возможных размеров частиц, встречающихся в реках, озерах и водохранилищах.

• Разработка методики исследований гранулометрического состава наносов, предусматривающая стыковку стандартных механико-гидравлических методов, применимых для частиц наносов видимого диапазона размеров, с современными физическими методами, применимыми для частиц наномасштабного диапазона.

Методы исследований. Исследования сочетали теоретические разработки и лабораторные измерения параметров турбулентной структуры потоков. Лабораторные исследования выполнялись в лотках руслового отдела Государственного гидрологического института. Кроме того, фактический материал для оценки отдельных параметров турбулентного потока был получен на основе натурных полевых измерений в разных природных зонах - на р. Полометь (Валдай); р. Черная Арагви, р. Салигет, р. Арпа (Кавказ); р. Каскелен, р. Тоссор, р. Ала - Арча, р. Кашкасу (Тянь-Шань); р. Когон (Гвинея, Африка) и других объектах, расположенных в Европе, Азии и Африке.

Измерения параметров транспорта наносов выполнялись с использованием разработанных автором приборов и устройств на реках Талгар, Кумбель, Кашкасу, Ала-Арча (Тянь-Шань); Улаф (остров Шпицберген) и других после их тщательной лабораторной проверки и отладки систем в лотках. Теоретические разработки модели транспорта влекомых частиц проверялись по данным натурных измерений расходов наносов на реках Тянь-Шаня и о-ва Западный Шпицберген, расположенных в существенно -различных физико - географических условиях.

Натурные эксперименты по исследованию частиц донных отложений и взвешенных наносов в расширенном диапазоне размеров выполнялись на основе судовых экспедиционных работ на акватории Ладожского озера и Финского залива, а также Куйбышевского водохранилища и отсеченной излучины р. Казанка (г. Казань) с последующей обработкой проб наносов в лабораториях Института озероведения РАН, Санкт-Петербургского и Московского университетов, Института ядерной физики и Института высокомолекулярных соединений РАН.

Научная новизна работы состоит в разработке модели и методики расчета транспорта наносов водотоков для решения различных геоэкологических проблем на основе нового динамико - вероятностного подхода к анализу механизма взвешивания твердых частиц с учетом турбулентной структуры потока, апробированного в различных физико-

географических условиях; новой методики измерения расходов влекомых наносов, основанной на пьезоэлектрической регистрации соударений движущихся твердых частиц с приемным устройством; новой классификации гранулометрического состава наносов во всем диапазоне возможных размеров частиц и методики гранулометрического анализа наносов водных объектов в расширенном диапазоне размеров, предусматривающей дополнительную дифференцированную оценку фракционного состава мелкофракционных частиц крупностью от 1 мкм до 1 нм.

Предмет защиты.

Решение проблемы расчета и измерения параметров наносов во всем диапазоне возможных размеров частиц, встречающихся в реках, озерах и водохранилищах.

Основные положения, выносимые на защиту.

• Метод измерения транспорта влекомых наносов, основанный на пьезоэлектрической регистрации соударений движущихся в потоке частиц с помощью приемной системы и устройство, его реализующее.

• Метод расчета транспорта наносов для водных объектов различных физико-географических зон, основанный на динамико - вероятностной модели их движения.

• Расширенная классификация гранулометрического состава наносов водных объектов, включающая мелкофракционные частицы в наномасштабном диапазоне размеров.

• Система выполнения измерений гранулометрического состава наносов во всем диапазоне возможных размеров, предусматривающая использование и стыковку стандартных механических и гидравлических методов с современными физическими методиками.

• Усовершенствованные батометры для измерения расходов влекомых наносов, а также других параметров транспорта частиц.

• Зависимости для оценки осредненных и пульсационных параметров турбулентного руслового потока, отражающие характеристики придонной зоны водотоков и проверенные в различных физико-географических условиях.

• Оценка фракционного содержания частиц донных отложений и взвешенных наносов в нанометрическом диапазоне размеров для крупного водного объекта (на примере Ладожского озера).

Практическое значение работы. Полученные результаты необходимы для работ, связанных с организацией и выполнением мониторинга водных объектов для различных физико-географических условий в части оценки состояния их донных отложений, степени и генезиса загрязненности, измерения и расчета стока влекомых и взвешенных наносов.

Результаты данной работы использованы в предпроектных и исследовательских работах, связанных с оценкой качества воды источников водоснабжения, а также транспорта и отложения наносов водных объектов в различных физико-географических районах (горных реках Киргизстана,

Казахстана и Алтая, Ладожском озере и других); для обоснования проекта водоснабжения рудника Баренцбург (Западный Шпицберген); проектирования и строительства водохранилища для водоснабжения боксито - глиноземного комплекса Диан-Диан (Гвинейская Республика, Конакри); проектирования водохранилища гидроэлектростанции на р. Катунь (Алтай); выполнения ряда научно-исследовательских тем РАН.

Ряд результатов исследований и разработок автора использованы при подготовке учебных пособий (например, в учебнике для студентов вузов И.Ф.Карасева, А.В.Васильева, Е.С.Субботиной «Гидрометрия», Л.Гидрометеоиздат, 1991).

Апробация результатов исследований и публикации. Основные положения диссертации были представлены на заседании Президиума Санкт-Петербургского научного центра РАН, семинарах и Ученых советах Государственного гидрологического института, Института озероведения РАН, научно-технических советах Невско - Ладожского бассейнового водного управления, ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» и Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечения экологической безопасности администрации Санкт-Петербурга, а также научных конференциях и конгрессах:

-международных: «XVI Конференция придунайских. стран по гидрологическим прогнозам и гидрологическим основам водного хозяйства» (Кобленц, 1992); «Erosion and Sediment Transport Monitoring Programmers in River Basins» (Осло, 1992); 3rd Symposium "Quality and measurement of water resources" (St. Petersburg, 2005); «Экологическое состояние континентальных водоемов Арктической зоны в связи с промышленным освоением северных территорий» (Архангельск, 2005); 6,7,8,9,10 и 11-тый Международный экологический форум «День Балтийского моря» (Санкт-Петербург, 2005,2006,2007,2008,2009,2010); 9-ая Международная конференция «Aquaterra» (Санкт-Петербург, 2006); Международная конференция «Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований» (Казань, 2009); научно-практическая конференция «Эколого-географические исследования в Среднем Поволжье» (Казань, 2008); I и II Международный конгресс «Чистая вода. Казань» (Казань, 2010, 2011); Международная научно-практическая конференция «Экологическое равновесие: Антропогенное вмешательство в круговорот воды в биосфере» (Санкт-Петербург, 2011).

-всесоюзных: «V Всесоюзный гидрологический съезд» (Ленинград, 1988); 4-ая Всесоюзная научная конференция «Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях» (Москва, 1987). -всероссийских: «Актуальные проблемы гидрометеорологии и контроля природной среды» (Ленинград, 1988); «Актуальные экологические проблемы республики Татарстан» (Казань, 2003); «Современные аспекты экологии и экологического образования» (Казань, 2005); Научно-практическая конференция «Теория и практика восстановления внутренних водоемов (Санкт-Петербург, 2007); Всероссийская конференция с международным участием «Водные экосистемы: трофические уровни и проблемы поддержания

биоразнообразия» (Вологда, 2008); Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 120-летию образования кафедры физической географии и этнографии в Казанском университете (Казань, 2008); «Природные, социально-экономические и этнокультурные процессы в России» (Казань , 2008); «Устойчивость водных объектов, водосборных и прибрежных территорий; риски их использования» (Калининград, 2011).

Личный вклад. Автором сформулированы идеи, осуществлена постановка и решение задач по исследованию параметров наносов во всем диапазоне размеров, встречающихся в реках, озерах и водохранилищах. В основе работы лежат результаты многолетних исследований, проведенных автором в Государственном гидрологическом институте и Институте озероведения РАН при выполнении НИР Роскомгидромета и НИР РАН, в которых он являлся ответственным исполнителем или научным руководителем. Личный вклад заключается также в организации, руководстве и непосредственном участии в геоэкологических и гидрологических исследованиях на водных объектах в различных физико-географических регионах на 3-х континентах (Европе, Азии и Африке)- в Балтийском море (Невская губа, Восточная часть Финского залива), р. Неве, Ладожском озере, на Кавказе (р. Элегис, Салигет, Черная Арагви, Арпа), Заилийском, Киргизском, Кунгей и Терскей Алатау в Тянь-Шане (р. Каскелен, Тоссор, Кумбель, Ала -Арча, Талгар, Кашкасу, Карадарья), на Алтае (р. Катунь), в Гвинейской Республике (р. Когон), в Татарстане (отсеченная излучина р. Казанки, Куйбышевское водохранилище), на острове Шпицберген (р. Улаф) и Валдайской возвышенности (р. Полометь). Выполнено руководство несколькими предпроектными изысканиями, связанными с темой диссертации.

По теме диссертации автором опубликована 72 работы, из них 1 коллективная монография и 16 статей в реферируемых журналах.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 399 страницах и состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка цитируемой литературы из 274 наименований и приложения. В тексте имеется 29 таблиц и 54 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение

В классической гидрологии суши наносами считаются твердые частицы, переносимые течениями и откладывающиеся в реках, озерах и водохранилищах. При этом различают взвешенные наносы - твердые частицы, переносимые в толще водотоков без контакта с дном со скоростью практически равной скорости окружающих масс жидкости или находящиеся в толще водоема во взвешенном состоянии; влекомые наносы - частицы, движущиеся в придонном слое водотоков в периодическом контакте с дном путем скольжения, качения и сальтации с некоторым отставанием от окружающего потока; донные наносы - неподвижные частицы, формирующие дно и русловые образования водотоков, и донные отложения - частицы, откладывающиеся на

дне водоемов. В зависимости от гидродинамических условий и крупности твердого материала частицы могут срываться со дна и переходить во влекомое или взвешенное состояние и наоборот. В свою очередь гидродинамические условия водных объектов в значительной степени зависят от физико-географических особенностей местности.

Поскольку основной целью данной работы является усовершенствование системы расчетов и измерений параметров наносов водных объектов во всем диапазоне возможных размеров частиц и применимых для многообразных физико-географических условий, исследованиями были охвачены различные географические регионы. Основные объекты, на которых выполнялись соответствующие работы, приведены на рис. 1.

я Ш&ъЗМ ^штШ

л

к*

г„.,.„ ,„..,„. 1 Ту1______________ 8

.............:

I2

Ш

.....¿1 3

М;.....

Рис.1. Основные объекты, на которых выполнялись исследования: 1- р. Улаф (о-ва Шпицберген); 2 - Ладожское озеро; 3- р. Нева, Невская губа, Восточная часть Финского залива; 4- р. Полометь (Валдайская возвышенность); 5-Куйбышевское водохранилище, отсеченная излучина р. Казанки (Татарстан); 6-р. Каскелен (Тянь-Шань); 7- р. Ала-Арча (Тянь-Шань), 8- реки Тоссор, Кумбель, Талгар (Тянь-Шань), 9- реки Кашкасу, Карадарья (Тянь-Шань); 10- р. Черная Арагви (Кавказ); 11- реки Арпа, Элегис, Салигет (Кавказ); 12- р. Катунь (Алтай); 13- р. Когон (Гвинейская Республика, Африка).

Глава 1. Методы измерения транспорта влекомых наносов

Разнообразие видов движения влекомых наносов, образование структурных гряд на дне потоков, вариации гидравлических характеристик

потока в придонной зоне и размеров перемещаемых частиц, связанные с широким диапазоном различных физико-географических условий, вызывают серьезные затруднения при разработке методов и аппаратуры для измерения расходов влекомых наносов. Существующие методы измерения можно разделить на две группы:

• Методы непосредственного измерения масс перемещающихся влекомых наносов в равнинных и горных реках (к их числу можно отнести методы, основанные на применении батометров-ловушек, суммарный метод по отложениям в водохранилищах и отстойниках, метод измерения элементов донных гряд).

• Методы измерения, основанные на использовании физических эффектов, производимым потоком двухфазной среды, состоящей из воды и наносов, а также самими движущимися наносами.

При использовании батометров, измерения производятся на гидрометрических створах последовательно на отдельных вертикалях в пределах зоны транспорта наносов. Для условий равнинных рек с песчаными наносами предлагаются батометры со сплошными стенками, для рек с транспортом гравелисто-галечных наносов - сетчатые батометры. Как показал анализ, точность выполнения измерений расходов влекомых наносов в значительной степени зависит от конструктивных особенностей батометров.

Для водотоков с хорошо сформированными донными грядами, определение стока влекомых наносов рекомендуется производить по данным измерения донных гряд. Сущность метода заключается в определении объемов переместившихся масс наносов за некоторый промежуток времени путем сопоставления зафиксированных на батиграммах профилей гряд.

Суммарный метод определения стока влекомых наносов, основан на определении баланса наносов заносимого ими водоема-отстойника. При этом оценивается изменение массы отложений в отстойнике в результате занесения и заиления с поправкой на расходы взвешенных наносов в начальном и конечном створах отстойника. Объемы отложений в приемном водоеме вычисляются по данным об изменении отметок дна за интервал времени между сериями промеров глубин. В результате работ, выполненных автором на отстойнике на р. Каскелен (Заилийский Алатау, Тянь-Шань), получено, что для увеличения точности определения отметок дна, измерения целесообразно производить не от свободной поверхности воды (как рекомендуется в инструкциях), а от уровней натянутых с берега на берег тросов. Для учета провисания тросов следует выполнить их нивелировку до проведения промеров.

Методы измерения, основанные на использовании физических эффектов можно разделить на несколько видов:

• Трассерные методы, основанные на регистрации движения меченых частиц и позволяющие получать информацию о траекториях движения влекомых наносов и о времени их перемещения от начального до конечного створа. В качестве трассеров применяются ферромагнитные материалы, а также частицы наносов, меченые люминесцентными или флюоресцирующими

красителями или радиоактивными изотопами. Применение трассерных материалов для оценки расходов влекомых наносов требует выполнения следующих условий - равенства средних скоростей перемещения трассеров и частиц естественных наносов, распространения трассеров на всю ширину полосы влечения частиц и отсутствия зон аккумуляции трассерных материалов между начальным створом и створом отбора проб.

• Оптические методы измерения расходов наносов. К ним можно отнести фотометрический метод, основанный на измерении амплитуды электрических импульсов, возникающих в фотоэлементе при пересечении твердыми частицами светового луча. Однако осуществление данного метода встречает серьезные затруднения, связанные с влиянием формы частиц влекомых наносов и мутности потока на величину электрических импульсов фотометра, а также с необходимостью надежной защиты оптических элементов от механического воздействия движущихся наносов, особенно в придонной зоне с крупнофракционными наносами.

• Метод естественного электрического поля, основанный на том, что в естественных условиях в результате движения проводящей среды (т.е. водного потока) в магнитном поле Земли образуется электродвижущая сила. При появлении в водотоке движущихся частиц наносов, интенсивность процессов, формирующих его электродвижущую силу, увеличивается. Это было экспериментально подтверждено в рамках данной работы при измерениях естественного электрического поля на горной реке Талгар (Тянь-Шань). В ходе этих экспериментов электроды на штангах, устанавливались на дне гидрометрического створа, образуя диполь. Далее производилась запись колебаний разности потенциалов между электродами (¡Уэ.) Вариации этих значений были вызваны изменением водности потока, движением наносов и пульсацией скоростей течения. На основе параллельно проводившихся гидрометрических измерений и измерений расходов влекомых наносов при помощи сетчатых батометров, была подтверждена качественная зависимость 11э от расходов влекомых наносов. Для перехода к количественным зависимостям требуются дальнейшие эксперименты для устранения помехообразующих факторов, усложняющих выделение полезных сигналов.

• Метод регистрации сейсмоволн. Турбулентный режим течения потоков, даже без движущихся наносов, приводит к возбуждению сейсмоволн, которые возникают в результате пульсаций давления на границе русло-поток. В окружающих поток горных породах происходят упругие деформации, имеющие характер колебаний, которые при помощи сейсмоприемников могут быть преобразованы в электрические сигналы. Как показывают экспериментальные данные, уровень этих сигналов находится в прямой зависимости от величины расхода воды. Ударное взаимодействие твердых частиц в потоке с элементами шероховатости русла является дополнительным источником возбуждения сейсмических волн. Увеличение амплитуды электрических сигналов, вырабатываемых сейсмодатчиками при появлении в потоке движущихся крупнофракционных наносов (при неизменных расходах

воды), было отмечено во время натурных экспериментов, проведенных в рамках данной работы на р. Кумбель (Заилийский Алатау, Тянь-Шань).

• Методы регистрации акустических волн, возникающих при соударениях твердых частиц со специальными приемно-преобразующими устройствами, установленными в потоке. При разработке этих методов испытывались схемы потенциометрического и индукционного преобразования импульсов ударов частиц в электрические импульсы. Основными недостатками данных приборов являлась их громоздкость, что, помимо всего, нарушало естественную турбулентную структуру потока, и невозможность регистрации частиц, высота сальтации которых превышала высоту приемного устройства.

В рамках данной работы, на основе критического анализа рассмотренных методов были выполнены соответствующие лабораторные и натурные эксперименты, в результате которых были разработаны и изготовлены опытные образцы нескольких приборов и устройств для измерения расходов наносов.

Анализ особенностей батометров для измерения расходов влекомых крупнофракционных наносов позволил разработать новую конструкцию отборника проб - удлиненный батометр с гибким дном. При этом учитывалось, что важнейшим фактором, влияющим на точность выполнения измерений, является плотность прилегания батометра ко дну, особенно для условий рек с повышенной шероховатостью дна. Поэтому конструктивно данный батометр представлял металлическую раму, на которую надевалась сетка, аналогично стандартному отборнику ПИ-29, однако дно у предлагаемого батометра, в отличие от стандартного, было гибким в виде капронового шнура, продетого через ячейки сетки. Таким образом, устранялся основной недостаток жестких батометров, заключавшийся в том, что при установке их на дне нижняя планка рамы, располагаясь на любом выступе шероховатости, не позволяла регистрировать частицы, движущиеся ниже. Кроме того, высота рамы предлагаемого батометра приводилась в соответствие с максимальной высотой сальтации частиц, которую для конкретных условий (для определенных групп рек в однородных физико-географических условиях) можно было оценить при помощи другой разработанной автором конструкции- многоуровенного батометра. Многоуровенный батометр представляет собой несколько сетчатых ловушек, собранных в одной раме. Высота слоя сальтации частиц определяется по высоте самой верхней сетки с уловленными наносами. Предлагаемая конструкция многоуровенного батометра может применяться как для предварительных работ с целью назначения высоты рамы удлиненного батометра, так и для специальных научно-исследовательских целей для измерений параметров транспорта наносов и движения турбулентного потока.

В частности, с использованием многоуровенного батометра впервые были выполнены одновременные инструментальные измерения высоты сальтации частиц наносов на горных реках Тянь-Шаня. Для данных экспериментов была использована разработанная конструкция четырехсекционного сетчатого батометра. В ходе экспериментальных измерений было определено, например, что для р.Ала-Арча, в слое потока до высоты 0.2 м от дна перемещается до 93% общего расхода влекомых наносов, в слое 0.2-0.35 м - около 6% и от 0.35 м и

выше - до 1%. Однако, в отдельных случаях, в слое потока выше 0.2 м отбиралось до 15-20% всех наносов. Более того, в слое 0.35-0.45 м (который располагался по вертикали практически в середине потока) улавливались частицы со средним диаметром 20-25 мм. Следует отметить, что при измерениях стандартными батометрами, эта часть расходов была бы неучтенной. Кроме того, исследования, выполненные с использованием многоуровенного батометра, позволили получить целый ряд других интересных данных о транспорте крупнофракционных наносов. В частности, была оценена максимальная высота подъема частиц при сальтации по отношению к их среднему диаметру. Как показывают результаты этих измерений, относительная высота подъема частиц уменьшается с увеличением диаметра частиц. У крупного гравия (диаметр частиц 5-10 мм) максимальная высота подъема доходила до 67с/, у мелкой гальки (с1= 10-20 мм) - до 36с/, у средней гальки (с/= 20-50 мм) - до 20с/, у крупной гальки (с/= 50-100 мм) - до 6с/. Таким образом, получено, что в условиях естественных водотоков, высота сальтации крупнофракционных наносов может составлять несколько десятков диаметров частиц и быть соизмеримой с глубиной потока.

Конструкция многоуровенного батометра позволяет решить еще одну задачу, а именно, оценить значение вертикальной составляющей турбулентной пульсации в водотоке. Сущность данного метода оценки заключалась в том, что из отобранных в потоке проб наносов из самой верхней сетки батометра, выделялись частицы с наибольшей гидравлической крупностью. Одновременно выполнялось измерение необходимых гидравлических параметров, а также вычислялось значение важнейшей характеристики турбулентного потока -предельной величины вертикальных пульсационных составляющих скоростей по рекомендуемым формулам А.В.Караушева- 1977 и А.Б.Клавена- 1982. Средняя величина относительного отклонения вычисленных максимальных значений вертикальной составляющей скорости от полученных методом учета высоты сальтации частиц составило 0.37 и 0.63 для соответствующих формул. С учетом сложности и многофакторности данного процесса результаты можно считать вполне удовлетворительными.

Анализ методов измерения, основанных на использовании физических эффектов, позволил сделать вывод о перспективности использования фиксации соударений движущихся частиц со специальной приемной конструкцией для определения интенсивности их движения.

Как показали результаты проведенных в рамках данной работы экспериментов, наиболее подходящей конструкцией приемного устройства для реализации данного принципа является вертикально установленная в потоке металлическая штанга круглого сечения. При ударе движущейся частицы, в такой штанге возникают механические колебания пропорциональные количеству движения частицы. Амплитуда этих колебаний оценивается при помощи пьезоэлектрического датчика, установленного на верхнем торце штанги. В качестве датчика в конструкции применена керамика титанита бария (.ВаТЮз).

Для проверки области применимости этого пьезоэлектрика для данной задачи, были проведены эксперименты по измерению электродвижущей силы, возникающей в нем, при непосредственном ударном воздействии частиц на приемную штангу. Для проведения экспериментов были выбраны частицы шарообразной формы в диапазоне масс от 0.0015 до 0.765 кг. При каждом ударе с помощью осциллографа измерялось максимальное напряжение, вырабатываемое пьезоэлементом при единичном ударе иэ. В результате испытаний были получены графики зависимости С/, от количества движения частиц для разных типов приемных устройств и разработана измерительная система, реализующая метод пьезоэлектрической регистрации движения наносов. Она представляла собой несколько устанавливаемых вертикально и заглубленных нижними концами на створе цельнометаллических штанг с пьезоэлектрическими датчиками в верхних частях. Для регистрации и измерения сигналов, поступающих от датчиков, был разработан специальный многоканальный анализатор импульсов, позволявший определять количество ударившихся о приемную штангу частиц с учетом их массы. В лабораторных условиях была выполнена калибровка всего устройства, позволявшая переходить от величины электрических импульсов к массе частиц и далее к элементарному расходу наносов. Полный расход влекомых наносов на створе затем определялся путем суммирования элементарных расходов с учетом расстояний между измерительными вертикалями.

Полевые сравнительные испытания регистратора движения наносов, многоуровенного батометра и удлиненного батометра с гибким дном были выполнены автором в течение ряда лет на некоторых реках Тянь-Шаня, в частности на р.Кашкасу, р. Ала-Арча и других. В процессе выполнения этих работ были проведены параллельные измерения расходов влекомых наносов при помощи регистратора движения наносов и одного из батометров. Измерения, выполненные при помощи регистратора, показали несколько большие значения расходов, что объяснялось, его более высокой эффективностью. Связано это с тем, что приемная штанга регистратора оказывает меньшее сопротивление движению воды по сравнению с рамой и сеткой батометра и, поэтому, не наблюдается эффекта обтекания частицами наносов приемного или заборного устройства. Что касается средних значений относительных отклонений осредненных расходов, полученных разными способами, то они составили величину 0.35 из 25 параллельных серий измерений (по 3 повторности в каждой серии), выполненных регистратором и удлиненным батометром и 0.67 из 20 серий измерений между регистратором и многоуровенным батометром. Учитывая особенности и сложность предмета исследований, можно утверждать, что рассмотренные устройства дали весьма близкие друг к другу результаты измерений. Получено также сходство гранулометрических составов наносов по данным измерений регистратором и батометрами.

Удлиненный батометр с гибким дном был успешно применен на р. Улаф (о-в Западный Шпицберген). Измерения расходов влекомых наносов на этой

реке были необходимы для проектирования гидроаккумулирующего водохранилища для водоснабжения рудника Баренцбург.

Таким образом, результаты проведенных работ в разнообразных природных условиях свидетельствуют о надежности и универсальности предлагаемых устройств для измерения расходов влекомых наносов. Данные устройства позволяют расширить географию достоверных измерений параметров влекомых наносов, распространив ее на водотоки любых горных систем.

Глава 2. Методы расчета транспорта влекомых наносов

Начало транспортирования наносов, лежащих на дне, обуславливается гидродинамическим воздействием потока на них. Пульсация скоростей турбулентного руслового потока приводит к пульсации гидродинамического воздействия на частицы. Поскольку пульсация скоростей подчиняется вероятностным закономерностям, то и взаимодействие потока с твердыми частицами на его дне является преимущественно вероятностным. Механизм транспорта влекомых наносов - наиболее трудоемкая для исследований часть современной теории турбулентного потока. Большое разнообразие параметров бассейнов водотоков в разных географических зонах приводит к очень широким диапазонам колебаний гидравлико - морфометрических параметров потоков и гранулометрического состава транспортируемых наносов.

Во второй половине 20 столетия масштабные исследования транспорта влекомых наносов равнинных рек, выполненных в отделе русловых процессов и лаборатории наносов ГГИ, привели к достаточно разработанной и стройной системе расчетов и измерений расходов мелкофракционных частиц (преимущественно песчаных фракций). На их основе были разработаны соответствующие методические рекомендации, реализованные в практических изысканиях и проектах.

Что же касается транспорта влекомых наносов более крупных размеров, то здесь имелись существенные недоработки. Теоретико-экспериментальные решения расчета транспорта таких наносов опирались либо на динамический подход, при котором изучались процессы взаимодействия потока с твердыми частицами, включающими исследование сил, обуславливающих срыв частиц и дальнейшее их перемещение в турбулентном потоке (работы И.И.Леви- 1948, Г.И.Шамова-1959, В.Н.Гончарова-1962, К.В.Гришанина-1979 и других); либо на вероятностный подход, основывающийся на определении вероятности срыва со дна и передвижения частиц в турбулентном потоке (работы А.Эйнштейна-1950, М.А.Великанова-1962 и других).

Важнейшее место среди гидравлических факторов, оказывающих влияние на транспорт крупнофракционных наносов, занимает поле осредненных и пульсационных скоростей. В этой связи, автором были выполнены экспериментальные работы по анализу закономерностей распределения осредненных продольных скоростей по вертикали потока. Основное внимание было уделено исследованиям в придонной зоне, которая оказывает решающее

влияние на транспорт наносов. В результате измерений скоростного поля в лабораторных лотках и на реках, расположенных в различных географических зонах: р. Полометь (Валдай, Европа), р. Черная Арагви, р. Салигет (Кавказ, Европа), р. Каскелен, р. Тоссор, р. Ала - Арча, р. Кашкасу - (Тянь-Шань, Азия), р. Когон - (Гвинея-Конакри, Африка), было получено более 100 эпюр распределения осредненных скоростей, которые были аппроксимированы соответствующими зависимостями. В таблице 1 приведены основные характеристики водотоков, на которых выполнялись исследования. В процессе полевых экспериментов проводились измерения продольных осредненных скоростей с большим количеством точек на вертикали (обычно более 15-ти).

Таблица 1

Основные гидравлико - морфометрические характеристики водотоков.

Створ Ср. скорость, м\с Ср. глубина, м Поверхнос. уклон Относительная шероховатость

р. Черная Арагви - устье 1.44-2.04 0.54-0.82 0.020 0.013-0.130

р. Салигет - п. Шатин 1.04-1.72 0.38-0.61 0.018 0.026-0.180

р. Каскелен - водозабор 0.84-1.93 0.51-1.11 0.027-0.029 0.018-0.370

р.Тоссор- устье Кодол 0.58-1.80 0.37-0.59 0.032 0.072-0.290

р.Ала-Арча- устье р.Кашкасу 2.11-2.68 0.64-1.01 0.027-0.030 0.140-0.300

р.Когон - мост 0.50-1.52 1.08-3.04 0.004-0.009 0.009-0.030

р.Полометь-п.Яжелбицы 0.39-1.42 0.53-1.60 0.001-0.002 0.006-0.019

На основании анализа отклонений вычисленных значений скоростей от полученных в результате измерений, и анализа функций шероховатости в придонной зоне, предлагается эллиптическая зависимость распределения осредненной скорости потока по глубине (1):

V=Vcp/(1-0.45 gv'/C "')*(( l-3g 'УС у') * (1-0.45g 'УС й/ (y/h)2)"2, (1)

где V- осредненная скорость в точке, м\с; V ср- средняя скорость на вертикали, м\с; h-глубина на вертикали, м; ^-расстояние от поверхности потока, м; С -коэффициент Шези, м1/2 \с; g -ускорение свободного падения м \с.

Важнейшее значение для исследования процессов срыва и начального движения частиц наносов имеет величина интенсивности турбулентности потока - частное от деления среднеквадратичного отклонения актуальной скорости потока и средней скорости {GJV). В результате выполненных теоретических исследований и лабораторных экспериментов были получены две формулы для определения этой характеристики турбулентного потока-

GJV= 0.625* (g/MC)"2 * (1 + 2*V/Vcp (y/h)u), (2)

где М - эмпирический коэффициент, зависящий от коэффициента Шези и определяемый по приводимым в диссертации формулам, и

<Я /V =(0.045+0.125 (¡/И) - (0.03+0.16 ¿Л) 1п (1-у/Ь), (3)

где с! - средний диаметр донных наносов.

Зависимости были проверены по данным натурных измерений на р.Тоссор и по данным лабораторных измерений А.Б.Клавена, З.Д.Копалиани, И.К.Никитина и Н.И.Зайцева. Коэффициенты корреляции между измеренными и вычисленными значениями оказались равными 0.97 для зависимости (2) и 0.95 для зависимости (3), а средние относительные отклонения - 0.16 и 0.12 соответственно. Таким образом, данные зависимости могут быть рекомендованы для определения интенсивности турбулентности и среднеквадратичных отклонений продольных пульсационных скоростей. Полученные зависимости были использованы в дальнейших исследованиях транспорта влекомых частиц.

При построении модели транспорта влекомых наносов в рамках данной работы применен обобщенный динамико- вероятностный подход, позволявший учесть недостатки прежних теоретико-экспериментальных решений. В основе этой модели процессы срыва и перемещения наносов связываются с движением крупномасштабных элементов - вихрей, имеющих квазипериодический характер перемещения, что приводит к квазипериодическому характеру силового воздействия турбулентного потока на лежащие на дне частицы.

Для оценки массы частиц, находящихся в состоянии движения, необходимо учитывать геометрические размеры вихрей и закономерность распределения пульсационных скоростей. Выделив на дне потока площадку, равную проекции крупномасштабного вихря, можно определить ту долю из общей массы частиц, лежащих на поверхности этой площадки, которая будет находиться в состоянии движения. Для данного размера частиц с1 эта доля будет определяться вероятностью У того, что значения мгновенной скорости V будут превышать начальную скорость влечения частиц У„.

Общая масса частиц диаметром с1 поверхностного слоя М„, лежащих на площади дна, равной проекции крупномасштабного структурного элемента (с учетом коэффициента заполнения макроструи вихрем кщ) будет равна

М0=кт*1х*12*рь*с1 , (4)

где 4 - продольный размер крупномасштабного вихря, 4 - поперечный размер макроструи, рь - плотность донных наносов в естественном залегании, учитывающая как плотность самих частиц р„, так и характер их залегания (упаковку) в поверхностном слое русла.

Массу частиц находящихся в движении М ,)я за счет воздействия вихря можно определить с учетом вероятности срыва и поддержания движения частицы У. При этом необходимо также учесть эффект экранирования частиц

донных наносов от гидродинамического воздействия выступами шероховатости. Тогда

М дв = е * к т * I х* 12* с! * р ь * У . (5)

где е - коэффициент экранирования частиц.

Влекомые по дну частицы перемещаются с некоторым отставанием от окружающего их потока, поэтому за пределы площадки вместе с крупномасштабным вихрем за время его прохождения Т над площадкой будет вынесена лишь некоторая часть пришедших в движение твердых частиц. Эта часть будет, очевидно, определяться отношением Ув/ УКср, где Укср - средняя скорость движения крупномасштабного вихря, У„ - скорость влечения частиц наносов крупностью с/. Масса частиц, вынесенных за пределы выделенной площадки в единицу времени, т.е. расход крупнофракционных наносов РЬг через поперечное сечение потока шириной /, будет равен

Рь: = (Мдв/Т)*(Ув/Ук 1р). (6)

В работах ряда исследователей показано, что движение крупномасштабных вихрей в продольном направлении осуществляется со скоростью, близкой к средней скорости потока У ср и в пределах макроструй эти вихри движутся непрерывной цепочкой без заметных промежутков между ними, поэтому расстояние между центрами смежных вихрей можно принять равным среднему продольному размеру вихрей. Период движения вихрей определится из соотношения

Т = 1Х/УСР. (?)

В результате получаем выражение расхода однородных крупнофракционных наносов через поперечное сечение потока шириной 12

'ры = е*кя*11*<1*ръ*У *Уь- (8)

В диссертации подробно раскрывается содержание параметров, входящих в зависимость (8). Используются результаты выполненных автором исследований скоростного поля турбулентного руслового потока, а также работы К.И.Россинского- 1980, В.К.Дебольского- 1980, Н.И.Зайцева- 1985, Г.А.Петуховой- 1966 и В.В.Романовского- 1977. Важнейшим параметром формулы (8) является вероятность срыва и движения частиц У, которая при предположении о нормальном законе распределения актуальных скоростей подчиняется зависимости

У= 1/2 - Ф, (9)

где Ф - интеграл вероятностей, зависящий от аргумента (Уо-У)Ю^.

При разнофракционном составе наносов расчет ведется с учетом среднего размера каждой фракции d, ее относительного содержания а в общем составе и различия высот выступов шероховатости. В результате расход наносов Pbz в пределах макроструи равен

Рь=а*е *km*l*d*ph *sumbi*Yi(VrVol)*(frfoi)'2 , (10)

i=l

где F/ - осредненная скорость потока на уровне движущейся частицы,/ и foi - коэффициенты динамического и статического трения, Ъг величина, определяющая долю площади, занимаемой каждой фракцией наносов на поверхности дна, п - число всех транспортируемых фракций. Содержащийся в правой части этой формулы двучлен выражает Vb (по В.В.Романовскому-1977).

При расчетах в пределах макроструи выполняется суммирование всех частных расходов влекомых наносов от фракции / =1 до / = п. Общий расход наносов по створу определяется как сумма расходов по всем макроструям, в которых осуществляется транспорт наносов. При наличии информации об изменении гранулометрического состава донных наносов по ширине створа, значения плотности наносов в естественном залегании рь и относительного содержания частиц по фракциям о, определяются для каждой макроструи с учетом изменения состава наносов. Это позволяет увеличить точность расчетов. Важно подчеркнуть, что для выполнения надежных вычислений расходов влекомых наносов необходимо наличие подробной исходной характеристики гидравлико - морфометрических параметров потока.

Была выполнена верификация расчетной схемы транспорта наносов автора по данным натурных измерений, выполненных при помощи разработанных в рамках данной работы средств. С этой целью в процессе полевых работ на р. Ала-Арча и р. Улаф одновременно с измерениями расходов наносов выполнялись измерения всех гидравлических характеристик, необходимых для расчетов по предлагаемой модели. Для р. Ала - Арча результаты расчета сравнивались с данными измерений расходов наносов, полученные с помощью регистратора движения, на р. Улаф - с помощью удлиненного батометра с гибким дном. Для сравнения эффективности предлагаемого метода расчета были также проведены вычисления расходов влекомых наносов по формулам, рекомендуемым в «Указаниях по расчету стока наносов», а именно по формулам Г.И.Шамова-1952, В.Н.Гончарова-1962, К.И.Россинского-1980, а также по формулам В.Ф.Талмазы-1968, Р.К.Кромера-1985 и А.Эйнштейна-1950. Было выполнено сравнение для всех случаев, для которых проводились расчеты по предлагаемой в диссертации модели. Значения средних относительных отклонений вычисленных расходов крупнофракционных наносов от измеренных N откл., подтверждающие преимущество предлагаемой расчетной схемы, приведены в таблице 2.

Таблица 2

Значения отклонений вычисленных по формулам расходов крупнофракционных наносов от измеренных (М откл.) для р. Ала - Арча и р. Улаф.

Объект Шамов Гончаров России-ский Талмаза Кромер Эйнштейн Автор

Ала-Арча 1 26.7 99.9 10.5 98.7 123.8 19.1 2.5

Ала-Арча 2 21.1 79.0 6.7 73.4 83.9 15.0 2.1

Улаф 3.6 16.2 2.0 3.2 15.3 1.8 0.4

Следует особо подчеркнуть, что р. Улаф находится в совершенно иной географической зоне, значительно севернее полярного круга. Условия формирования и транспортирования наносов на этой реке резко отличаются от условий рек горных систем, расположенных в южных широтах. Т.е имеет место универсальность применения полученной формулы для различных физико-географических условий бассейнов.

Таким образом, на основании выполненных работ можно сделать вывод, что предложенный в диссертации метод расчета дает результаты, достаточно хорошо соответствующие данным непосредственных измерений. Метод может быть рекомендован для практического применения в широком диапазоне физико-географических условий формирования транспорта наносов.

Глава 3. Дифференцированная оценка переноса взвешенных наносов

При решении геоэкологических задач, связанных с проблемами загрязнения водных объектов требуется оценка объемов загрязняющих веществ, транспортируемых на поверхности твердых частиц. Для этого необходимо иметь информацию, прежде всего, о стоке взвешенных наносов в водотоках. Обусловлено это следующими причинами.

Информация о стоке влекомых наносов из водотоков в приемные водоемы требуется, в основном, для оценки и прогноза их занесения твердыми частицами. На процессы же загрязнения водоемов влекомые наносы, поступающие в них, серьезного воздействия не оказывают. Связано это с небольшими значениями площади поверхности и, следовательно, сорбирующей способности влекомых (как правило, крупнофракционных) наносов, что не позволяет транспортировать на них какие-либо значительные загрязнения. При этом данная способность тем слабее, чем крупнее размер частиц и для условий горных рек, где сток влекомых наносов может составлять большие значения, перенос ими загрязнений ничтожно мал по сравнению с переносом взвешенными частицами. Что же касается условий равнинных рек, то как показывают результаты исследований, сток наносов в них на 80-90 % определяется стоком взвешенных частиц, что также определяет их приоритет в переносе загрязнений.

Для оценки расходов взвешенных наносов необходимо опираться на натурные измерения, учитывая детальную разработанность методик их выполнения и достаточную точность. При этом, чем меньше крупность взвешенных наносов, тем большее значение они могут оказывать на процессы загрязнения приемных водоемов.

В самом деле, при уменьшении среднего диаметра частиц при переходе от одной фракции к другой, площадь удельной поверхности в единице объема изменяется практически на порядок. Так, площадь удельной поверхности шарообразных частиц при их плотной упаковке в единице кубического объема со стороной ребра равной 100 мм при диаметре 0.001 мкм составляет 3 141 592.6 м2 , что больше общей поверхности шарообразной частицы диаметром 100 мм в 100 млн. раз. Таким образом, мельчайшие частицы взвешенных наносов способны переносить существенно больше сорбированных на их поверхности веществ.

Кроме того, необходимо отметить следующее. Частицы размерами от 1 мкм до 1 нм относятся к коллоидным системам. Вещества в коллоидном состоянии приобретают своеобразные свойства, связанные с тем, что значительная доля от всех молекул, находится на поверхности раздела фаз (например, между твердой и жидкой). Данные молекулы приобретают особенные свойства не только по своему положению в несимметричном силовом поле, но и по своему энергетическому состоянию. Происходит это в результате того, что создание новой межфазной поверхности требует затраты работы по разрыву связей, значительная часть которой накапливается в виде избыточной потенциальной энергии здесь же на межфазной границе. В результате особенность свойств этих молекул заключается в том, что они обладают избыточной свободной энергией. Таким образом, сорбционная способность мелких частиц твердых наносов к загрязняющим веществам резко возрастает. В сочетании с увеличивающейся удельной поверхностью, делается понятной исключительная роль мельчайших фракций естественных наносов в переносе загрязняющих элементов в водотоках и концентрации их в толще донных отложений водоемов.

В этой связи, можно сделать вывод о том, что при решении широкого круга геоэкологических задач требуется оценка дифференциального стока взвешенных наносов с учетом их размеров, при этом наибольший интерес могут представлять частицы мельчайших фракций. Учитывая этот факт, автором были предприняты попытки выделения в общем стоке наносов частиц размером меньшим, чем 0.001 мм еще в 80-90-х годах прошлого столетия. Так, при постановке работ по исследованию серьезной геоэкологической проблемы, связанной с транспортом ртути и других токсикантов на поверхности взвешенных частиц на различных створах р. Катунь (Алтай), были выделены частицы размера меньшего, чем 1 мкм.

Следует отметить, что бассейн р. Катунь занимает 23% территории всего Алтайского края и отличается разнообразием физико-географических условий. Поэтому для самой реки характерен очень большой разброс гидравлико -морфометрических характеристик, которые приведены в таблице 3 .

Таблица 3

Пределы изменения гидравлико - морфометрических характеристик на некоторых створах р. Катуни.

Створ Глубина, м Скорость, м \с Уклон, %о Ср.мут-ность, г\м3 Расход

сред макс сред макс воды, м3\с взв.наносов, кг\с

п.Анос 2.04.6 6.0 1.03.1 4.0 0.5-1.0 6-800 360-2400 2-180

п. Иня 2.97.5 12.0 1.23.3 5.3 0.7-1.6 7-800 190-2300 3-170

В процессе выполнения этих работ, выяснилось, что значительная доля ртути, сорбированной на поверхности транспортируемых наносов, переносится мельчайшими частицами. То же самое отмечалось и для других токсикантов. Для выделения и дифференциации таких наносов был использован метод последовательного фильтрования проб воды через мембранные ядерные фильтры. Использовались фильтры с размерами пор 5, 1 и 0.5 мкм, что позволило выделить частицы в диапазонах 5-1, 1-0.5 и мельче 0.5 мкм. Затем определялось содержание ртути и других токсикантов на частицах наносов. Таким образом, удавалось выделить частицы размерами менее 1 мкм, имеющих наибольшую удельную поверхность и играющих важнейшую роль в процессе переноса химических веществ. Гранулометрические анализы взвешенных веществ были выполнены на всех фазах водного режима р. Катунь. Это позволило оценить сток взвешенных наносов по фракциям за каждый год исследований и в отдельные периоды лет, а также получить связи относительного содержания отдельных фракций взвешенных наносов с расходами воды. В качестве примера можно привести данные по оценке стока взвешенных наносов по фракциям по результатам измерений, выполненных автором на р. Катунь - п. Анос за 1989 г. (таблица 4).

Таблица 4

Сток взвешенных наносов по фракциям на створе р. Катунь - п.Анос.

с/,мм 1-0.5 0.50.2 0.20.1 0.10.05 0.050.01 0.010.005 0.0050.001 0.0010.0005 0.00050.0001

Сток, млн. т 0.022 0.206 0.157 0.132 0.684 0.284 0.180 0.094 0.046

Сток,% 1.2 11.4 8.7 7.3 37.9 15.7 10.0 5.8 2.5

Как показали проведенные исследования, несмотря на то, что взвешенные наносы мельчайших фракций (мельче 0.001 мм) составляли в данном случае

чуть более 8% от общего объема твердого стока, их роль в переносе ртути, сорбированной на поверхности частиц, была определяющей.

Таким образом, можно констатировать, что важнейшее значение при решении геоэкологических проблем, связанных с оценкой степени воздействия поступающих взвешенных наносов на процессы загрязнения приемных водных объектов имеет информация об их гранулометрическом составе. До последнего времени анализ фракционного состава взвешенных частиц осуществлялся только до размеров 1 мкм, однако, более мелкие наносы представляют значительно больший интерес при решении геоэкологических задач. В этой связи, на современном этапе развития методики геоэкологических исследований наиболее актуальной проблемой в развитии методов изучения транспорта взвешенных наносов, является исследование стока, дифференцированного по размерам частиц и расширение диапазона гранулометрического состава анализируемых наносов.

То же можно сказать о взвешенных наносах в водоемах. В целом методика наблюдений и измерений их параметров при проведении гидрологических и геоэкологических исследований в настоящее время достаточно проработана. Однако актуальным представляется исследование мелкомасштабной составляющей в общем гранулометрическом составе частиц, поскольку существовавшие до последнего времени методы обработки проб ограничивались определенным нижним пределом размеров, который, как выяснилось, не является достаточным. Такого рода исследования диктуются необходимостью более глубокого проникновения в особенности механизма транспорта и отложения наносов и переноса загрязнений на них.

Поскольку методическая основа таких разработок является единой, эти вопросы рассмотрены в следующей главе диссертации.

Глава 4. Гранулометрический состав донных отложений и взвешенных наносов в расширенном диапазоне размеров

Гранулометрический состав наносов всегда считался одним из основных факторов, определяющих их водно-физические и механические свойства. В настоящее время существуют различные системы классификации наносов и грунтов по крупности. Тем не менее, для выполнения работ, связанных с решением геоэкологических проблем и проведением соответствующих изысканий на водных объектах, целесообразно использовать систему, принятую в классической гидрологии и на стационарной сети Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Роскомгидромет). В соответствии с ней, в настоящее время применяется следующая классификация частиц наносов по их размерам (таблица 5).

Таблица 5

Классификация частиц наносов по их размерам, принятая на сети Роскомгидромета, (1 (мм).

Подфрак-ции Фракции

Валуны Галька Гравий Песок Пыль Ил Глина

Крупные Больше 100 100-50 10-5 1.0-0.5 0.1-0.05 0.010-0.005 Меньше 0.001

Средние 50-20 5-2 0.5-0.2 - -

Мелкие 20-10 2-1 0.2-0.1 0.05-0.01 0.005-0.001

До последнего времени на практике применялись 4 метода разделения по крупности - непосредственный обмер частиц (в диапазоне размеров от 100 и более мм до 10 мм), использование сит (для частиц размером 1-10 мм), фракциометра (для частиц размером 0.05 - 1 мм) и пипеточной установки (для частиц размером 0.001 - 0.05 мм). Два последних метода называются гидравлическими, поскольку основаны на принципе осаждения частиц в стоячей воде. Таким образом, использование того или иного метода зависит от крупности анализируемых наносов. Эти же принципы накладывают и ограничение на их применимость, которая обусловлена скоростью осаждения частиц, именуемой гидравлической крупностью. Как показывают результаты экспериментальных исследований, гидравлическая крупность частиц размером 0.001 мм составляет 0.000 000 78 м/с, т.е. за сутки они оседают лишь на 6.7 см. Частицы меньшего размера могут не оседать вовсе, поддерживаясь в толще воды за счет броуновского движения. В этой связи оценка гранулометрического состава наносов и их дифференциация по размерам осуществлялась только до крупности 0.001 мм. Частицы меньших размеров просто относились к фракции «глин» (таблица 5). Такое ограничение имело место, как для стандартных мониторинговых, так и специализированных научных работ.

Однако результаты последних исследований показали, что информация о гранулометрическом составе наносов размером менее 1 мкм является очень важной, поскольку они обладают высокой проникающей способностью. В вышедших обзорах, посвященных природным и техногенным нанообъектам, утверждается, что наночастицы размером 70 нм могут проникать в легкие, 50 нм - в клетки тканей, 30 нм - в кровь и клетки мозга человека. Для достижения эффекта всасывания субстанций в желудочно-кишечном тракте человека достаточно, чтобы размер частиц был менее 500 нм. При этом отрицательное воздействие на организм человека они могут оказывать и без сорбционной загрязняющей нагрузки. Тем более опасны частицы, обеспечивающие «адресную доставку» загрязнений в определенные органы человека.

В этой связи, в Федеральной службе по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека в рамках Государственного санитарно-эпидемиологического нормирования Российской Федерации разработаны «Методические рекомендации по выявлению наноматериалов, представляющих

потенциальную опасность для здоровья человека (МР 1.2.2522-09)». Исходные данные в документе разделены на 6 блоков, определяющих различные характеристики материалов. При этом в явном виде подтверждается, что размер имеет важнейшее значение независимо от степени загрязнения при оценке потенциальной опасности для здоровья человека. Связано это именно со способностью наночастиц проникать в различные ткани человека.

Приведенные выше рассуждения требуют расширения принятой в классической гидрологии шкалы фракционного состава наносов. Современные исследования и мониторинговые работы должны распространять дифференциацию наносов по крупности в нанометрический диапазон размеров. При этом требуется, с одной стороны, по возможности, сохранить традиционные для гидрологии принципы разделения частиц на поддиапазоны а, с другой стороны учесть, возможные состояния признака, указанные в «Методических рекомендациях по выявлению наноматериалов, представляющих потенциальную опасность для здоровья человека». Поскольку частицы, имеющие размеры в нанометрическом диапазоне относятся к коллоидам, то и фракцию наносов мельче 0.001 мм, можно назвать «фракцией коллоидов» (таблица 6). При этом нижний диапазон следует ограничить значением 0.001 мкм, т.е.1 им. Это нижняя граница области коллоидов, и значение размера, мельче которого гетерогенная система переходит в гомогенный молекулярный раствор.

Таблица 6

Классификация частиц наносов фракции коллоидов по их размерам д (мкм) (Поздняков- 2010).

Фракция Подфракция Размер ¿/(мкм) Оценка опасности в баллах в соответствии с «Методическими рекомендациями по выявлению наноматериалов, представляющих потенциальную опасность для здоровья человека».

Коллоиды дисперсные Крупные 1-0.5 0

Средние 0.5 - 0.2 0

Мелкие 0.2-0.1 1

Коллоиды ультрадисперсные Крупные 0.1-0.05 2

Средние 0.05 - 0.005 3

Мелкие 0.005 - 0.001 4

Как видно из данной таблицы, указанные предельные размеры отдельных подфракций максимально сохраняют принцип их разделения, принятый в классической гидрологии и, вместе с тем, обеспечивают оценку их опасности в соответствии с указанными Методическими рекомендациями. Предлагаемое расширение классификации наносов позволяет в совокупности с ранее применявшейся таблицей гранулометрического состава (таблица 5) охватывать весь диапазон возможных размеров частиц, встречающихся в реках, озерах и

водохранилищах. При этом данное расширение обеспечивает качественный переход в теории и практике исследований наносов в водных объектах. Детальный анализ гранулометрического состава частиц размером менее 1 мкм позволяет получить информацию об наиболее важных и удельноемких наносах для понимания процессов переноса загрязнений на их поверхности. Кроме того, данная информация может оказаться определяющей при оценке опасности наносов из-за их размеров независимо даже от степени их загрязненности. Однако, для оценки фракционного состава мельчайших частиц необходим принципиальный переход на более широкий спектр новых методов оценки гранулометрического состава наносов водных объектов при гидрологических исследованиях, которые бы дополняли существующие гидравлические и механические. Поскольку рекомендуемых в настоящее время стандартных способов анализов применительно к условиям пресных водных объектов не имеется, в рамках данной работы был выполнен анализ и предварительная апробация методов оценки крупности частиц, применяемый в практике других исследований.

Среди существующих методов и способов гранулометрических анализов мельчайших твердых частиц, применяемых в медицине, геологии, океанологии и смежных науках можно выделить следующие, как наиболее подходящие для гидрологических исследований.

Кондукгометрический метод. Данный метод основан на измерении влияния включений частиц, взвешенных в некотором объеме электролита, на электрическое сопротивление этого объема.

Лазерный дифракционный метод. В основе лазерного дифракционного метода лежит принцип зависимости углового распределения рассеянного частицами света (индикатриса рассеяния) от размера частиц.

Прямой метод микроскопического исследования взвеси. Данный метод предполагает использование сканирующего электронного микроскопа.

Метод мембранной фильтрации взвеси. В указанном методе предусматривается последовательная фильтрация пробы воды с наносами через несколько мембранных ядерных фильтров со строго калиброванными размерами пор.

В результате выполненной апробации различных видов анализов и оценки преимуществ и недостатков конкретных методов и приборов для целей исследования гранулометрического состава, получено, что наиболее предпочтительным для массовых измерений в реках, озерах и водохранилищах является использование лазерных анализаторов крупности частиц. Данное заключение было использовано при постановке в рамках данной работы исследований частиц донных и взвешенных наносов в расширенном диапазоне размеров на крупном водном объекте. В качестве такого объекта было выбрано Ладожское озеро, являющееся важнейшим по многим параметрам не только для Северо-Западного региона России, но и как стратегический водный потенциал для всей страны в целом.

Исследования донных отложений на акватории Ладожского озера были выполнены в процессе проведения специализированных экспедиционных работ

на НИС «Талан» в 2010-2011 гг. Отборы проб осуществлялись с использованием дночерпателя Петерсона, грунтовой трубки ГОИН ТГ-1.5, батометра Экмана-Берджи и автоматического коробчатого дночерпателя ДАК-250 в зависимости от крупности частиц, слагающих дно. Одновременно на всех станциях измерений из придонной зоны батометром Молчанова отбирались пробы воды с взвешенными наносами.

Сетка станций отборов проб была организована таким образом, чтобы отразить наблюдениями все наиболее характерные в морфометрическом отношении особенности ложа водоема, а также участки акватории, наиболее интересные для характеристики формирования качества воды.

Полученные пробы донных отложений предварительно проанализированы по стандартным методикам Роскомгидромета. Для визуализации мельчайших частиц выполнена их обработка с использованием сканирующего зондового микроскопа. В процессе производства этих работ осуществлено фотографирование проб. На полученных фотографиях отчетливо прослеживается наличие большого числа частиц в микро - и наномасштабном диапазоне размеров.

Дальнейший углубленный анализ проб предусматривалось выполнить с использованием лазерных анализаторов размеров частиц. Предварительно проведенные работы в лабораториях Института ядерной физики, химического факультета МГУ, физического факультета ЛГУ и Института высокомолекулярных исследований РАН показали, что наиболее целесообразно использование лазерных анализаторов крупности фирмы Malvern. Данные устройства для измерения размеров мельчайших частиц используют метод динамического рассеяния света (ДРС). Метод позволяет определить коэффициент диффузии дисперсных частиц в жидкости путем анализа характерного времени флуктуаций интенсивности рассеянного света. Далее, из коэффициента диффузии рассчитывается радиус частиц.

В процессе выполнения измерений гранулометрического состава образцов предварительно осуществлялась их обработка на ультразвуковой ванне. Затем производились анализы гранулометрического состава каждой пробы путем последовательных 30-ти повторных измерений. В результате была получена приемлемая совместимость повторных измерений. При этом диапазон анализируемых частиц составлял от 0.5 до 10 000 нм. Учитывая это важнейшее обстоятельство, а также высокую скорость выполнения измерений, данный метод и соответствующий прибор для его реализации Zetasizer Nano S и ZS был использован в качестве основного при обработке всего массива отобранных в ходе полевых работ 2010-2011 гг. на акватории Ладожского озера проб донных отложений и взвешенных наносов. Было выполнено осреднение в каждой серии повторных измерений гранулометрического состава проб. В результате были построены гистограммы распределения крупности проб донных отложений и взвешенных наносов придонной зоны.

Следует отметить, что каких-либо оценок гранулометрического состава взвешенных наносов Ладожского озера ранее не проводилось. В этой связи, выполненные исследования, представляют определенный интерес. На

основании полученных результатов для характеристик взвешенных наносов можно сделать следующие выводы:

• Крупность взвешенных наносов на абсолютном большинстве станций отборов проб на Ладожском озере заключена в пределах 70 - 950 нм. Т.е. существовавшими ранее стандартными гидравлическими методами анализа дифференциацию таких частиц по крупности осуществить было невозможно.

• Основной диапазон крупности взвешенных наносов заключен в пределах 250-450 нм. Данные частицы оцениваются 1-ым баллом опасности в соответствии с «Методическими рекомендациями по выявлению наноматериалов, представляющими потенциальную опасность для здоровья человека (МР 1.2.2522-09)» и таблицей 6. Тем не менее, приходится констатировать, что на отдельных станциях имеются частицы наносов с крупностью, имеющей 2-ой балл опасности.

• Для гистограмм распределения гранулометрического состава взвешенных наносов Ладожского озера характерна одномодальность. Двумодальное распределение по крупности встречается менее чем для 10% всех рассмотренных станций.

Безусловно, требуется дальнейшее расширение таких исследований, сопровождаемое параллельными гидравлическими и гидрометеорологическими работами для оценки процессов взмучивания и проникновения частиц наносов фракции коллоидов в водную толщу из донных отложений и дальнейшего их распространения по глубине и по акватории озера.

Аналогично были построены гистограммы, и таблицы распределения крупности фракции коллоидов для донных отложений. Данные результаты были состыкованы с гистограммами распределения крупности частиц донных отложений в диапазоне от 100 до 0.001 мм, полученными в результате анализа стандартными механическими и гидравлическими методами. Стыковка была осуществлена путем учета процентного соотношения частиц наномасштабного диапазона в общем составе наносов. В результате были получены обобщенные графики дифференциального и интегрального распределения частиц по крупности для станций Ладожского озера. В качестве примера на рис.2 приведены полученные графики для одной из станций отбора проб, расположенной в северной части акватории Ладожского озера.

Рис.2. Графики дифференциального и интегрального распределения частиц донных отложений Ладожского озера по крупности для станции 87 (северная часть акватории) с соответствующими статистическими характеристиками.

По результатам выполненных анализов были вычислены необходимые статистические характеристики проб донных отложений во всем диапазоне размеров от 100 мм до 1 нм, а именно с15, дм, ¿25. ¿50, (¡м, , с!ср. взе. и характеристика сортированное™ наносов е, вычисляемая по формуле

е=й95/й5. (11)

Полученные результаты позволили выполнить построения пространственного распределения процентного содержания частиц донных отложений крупностью менее 1 мм, 0.1мм, 0.5мм, 0.01 мм, 0.05мм, 0.005мм, 1 ОООнм, 500нм, 200нм и ЮОнм. Кроме того были построены схемы пространственного распределения средневзвешенной крупности донных отложений и их сортированности.

На рис.3, в качестве примера, приведено распределение процентного содержания частиц донных отложений Ладожского озера крупностью менее 1000 нм, т.е. частиц, относящихся к фракции коллоидов, на рис.4- процентное содержание частиц крупностью менее 200 нм, т.е. имеющих 1-ый балл опасности и на рис.5- процентное содержание частиц менее 100 нм, т.е. имеющих 2-ой балл опасности.

Рис. 3. Процентное содержание частиц донных отложений Ладожского озера крупностью менее 1000 нм.

крупностью менее 200 нм.

Рис. 5. Процентное содержание частиц донных отложений Ладожского озера крупностью менее 100 нм.

Таким образом, в результате проделанной работы впервые получены карты распределения крупности донных отложений Ладожского озера во всем диапазоне возможных размеров. При этом измерениями охвачена вся акватория. В результате можно сделать следующие выводы: '

• Характер распределения крупности частиц при последовательном переходе от фракции к фракции качественно сохраняется практически во всем диапазоне размеров включая фракцию коллоидов - имеет место уменьшение размеров частиц при движении с юга на север, отмеченное 1 ранее другими авторами (Н.И.Семеновичем- 1966; Н.Н.Давыдовой- 1986; Д.А.Суббето- 2002; М.А.Спиридоновым-1986; С.М.Усенковым- 2003).

• Зоны аккумуляции донных отложений со значительным содержанием частиц в диапазоне фракции коллоидов (по предлагаемой классификации) сосредоточены преимущественно в центральном районе с некоторым смещением к северо-западу и в северной части, примыкающей к Западному архипелагу и к району акватории у острова Валаам.

• Содержание частиц мельче 1000 нм в зонах аккумуляции мельчайших донных отложений может доходить до 30 % от общего состава.

• Наиболее мелкие донные отложения сосредоточены в зонах повышенных глубин к западу и к востоку от центральной части озера, при этом доля частиц размером менее 100 нм доходит до 4-5% от общего состава наносов.

• Минимальные значения крупности донных отложений Ладожского озера составляют менее 50 нм, при этом доля этих частиц может составлять до 10% от состава частиц фракции коллоидов и до 1% общего состава донных отложений на конкретных станциях в зоне распространения таких наносов.

• Средневзвешенная крупность донных отложений лежит в диапазоне от 2 до 0.001 мм, т.е. при анализе крупности в существовавшем ранее стандартном диапазоне размеров в отдельных районах Ладожского озера дифференцированными измерениями охватывалась лишь часть общего состава наносов.

• Сортированность донных отложений Ладожского озера возрастает в юго-восточной части в зоне распространения крупных наносов.

Данные выводы в дальнейшем могут быть детализированы при конкретных исследованиях в отдельных районах при решении определенных задач. Вместе с тем проведенные исследования донных отложений в расширенном диапазоне размеров уже позволили получить предварительные важные результаты для решения серьезных геоэкологических проблем. В частности, взвешенные из донных отложений Ладожского озера наночастицы, очевидно, попадают в Неву, являющуюся источником питьевого водоснабжения г. Санкт-Петербурга. До последнего времени никакого мониторинга наличия частиц наномасштабного диапазона при гранулометрическом анализе взвешенных наносов воды водных объектов вообще, и в окрестностях питьевых водозаборных сооружений, в частности, не велось, что по-нашему мнению, является серьезным упущением, требующим корректировки. Выполненные аналогичные работы на акваториях Куйбышевского водохранилища в районе г. Казани и отсеченной излучины р. Казанка, а также Невской губы и Восточной части Финского залива также выявили наличие частиц наномасштабного диапазона в составе донных отложений.

Результаты проведенных работ позволяют сделать вывод о том, что при современных исследованиях наносов в реках, озерах и водохранилищах необходимо выполнение анализов во всем диапазоне возможных размеров частиц, т.е., начиная с 1 нм. При этом стандартные механические и гидравлические методы определения фракционного состава наносов должны быть дополнены и состыкованы предлагаемыми лазерными способами определения размеров в диапазоне от 1 мкм до 1 нм.

Для этого предлагается методика, в соответствии с которой, при проведении лабораторных анализов на пипеточной установке после предварительной стандартной обработки и соответствующего времени отстоя пробы в зависимости от температуры воды (таблица 7) интегрально пипеткой Мора должна отбираться проба из верхней части столба до глубины 5 см.

Таблица 7

Сроки отбора интегральных проб наносов из верхнего столба воды в пипеточной установке до глубины 5 см в зависимости от температуры.

Температура воды, град 10 15 20 25 30 35 40

Срок отбора пробы 20час 22мин 17час 43мин 15час 35 мин 13 час 49мин 12час 24мин 11 час 09мин Ючае 16мин

Отобранная проба воды с наносами далее подвергается анализу крупности содержащихся частиц лазерным методом. В результате получаются гистограммы распределения наносов крупностью менее 1 мкм. Для наиболее полной характеристики, полученные гистограммы распределения частиц по крупности для размеров менее 1 мкм следует использовать как самостоятельно, учитывая важность информации о дифференциации мельчайших частиц, так и для получения полного гранулометрического состава исследованного образца на основании частных анализов при учете веса выделенных групп фракций. Данная операция пересчета является стандартной и применяется в настоящее время при анализах разнородных наносов. В результате для каждой пробы получается две интегральных (дифференциальных) кривых распределения гранулометрического состава - для полного анализа и для мельчайших частиц в диапазоне 1 мкм - 1 нм. Последняя кривая необходима для санитарно-гигиенической оценки качества воды с точки зрения содержания наночастиц соответствующих фракций и подробного анализа оценки потенциальной опасности для здоровья человека.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты настоящего исследования охватывающего весь спектр взвешенных, влекомых и отложившихся наносов, встречающихся в реках, озерах и водохранилищах в разнообразных физико-географических условиях, могут быть сформулированы в следующих выводах:

• Предложенный метод измерения расходов влекомых наносов, основанный на пьезоэлектрической регистрации соударений движущихся частиц с приемным устройством, позволяет перейти на новый уровень оценки транспорта влекомых наносов.

• Разработанные конструкции батометров для отборов проб наносов позволяют выполнять измерения расходов с повышенной точностью и пригодны для оценки других параметров транспорта частиц.

• Предлагаемая модель транспорта наносов, основанная на вероятностно-динамическом подходе к анализу движения частиц обеспечивает надежные результаты расчетов, что подтверждается соответствующими измерениями.

• Полученные зависимости распределения осредненных скоростей по вертикали и среднеквадратичных отклонений мгновенных скоростей в придонной зоне могут использоваться для исследований турбулентной структуры потока и пригодны для анализа транспорта наносов.

• Предложенная новая расширенная классификация гранулометрического состава наносов обеспечивает качественный переход в теории и практике исследований в пресноводных объектах. Детальный анализ фракционного состава наносов размером менее 1 мкм позволяет получить информацию об наиболее важных для переноса загрязнений на их поверхности частицах.

• Предлагаемая единая методика проведения гранулометрических анализов проб наносов водных объектов, позволяет осуществлять стыковку стандартных методов анализа с современными лазерными методиками и осуществлять измерения во всем диапазоне возможных размеров гетерогенной дисперсной системы, встречающейся в реках, озерах и водохранилищах.

• В результате выполненной работы впервые оценены фоновые значения содержания частиц наномасштабного диапазона в донных отложениях Ладожского озера.

• Построенная для Ладожского озера карта распределения частиц донных отложений по крупности в расширенном диапазоне размеров позволяет решать практические вопросы организации безопасного и оптимального питьевого водоснабжения из этого водоема.

Таким образом, основным результатом проделанной работы является разработанная система методов расчета и измерения параметров наносов в реках, озерах и водохранилищах во всем диапазоне возможных размеров частиц, встречающихся в различных физико-географических условиях. Внедрение результатов данной работы, при решении широкого круга геоэкологических проблем, позволяет выполнять расчеты и измерения параметров наносов, как для наиболее крупных частиц гравийно-галечпых фракций, для которых до последнего времени не существовало достаточно надежных методов измерений и расчетов, так и для мельчайших частиц коллоидных фракций, которые вообще выпадали из поля зрения стандартных исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Главы в монографиях:

1, Поздняков Ш.Р., Рыбакин В.Н., Крюков Л.Н., Румянцев В.А. Наномасштабные объекты водоема. В Монографии «Ладожское озеро». СПб, 2011. (в печати).

Статьи в рецензируемых журналах:

2. Караушев A.B., Поздняков Ш.Р. К исследованию интенсивности турбулентности русловых потоков. // Метеорология и гидрология - 1987.- №11. - С. 92-98.

3. Поздняков Ш.Р., Меерович JI.H. Расчёт транспорта крупнофракционных наносов. // Метеорология и гидрология - 1989.- № 7. - С. 85-92.

4. Поздняков Ш.Р. Применение батометров для измерения расходов влекомых наносов. // Водные ресурсы - 1990. - №4. - С. 145-148.

5. Алексеев Л.П., Меерович Л.Н., Поздняков Ш.Р., Поляков В.Ю. Исследование характеристик транспорта взвешенных наносов на р. Катуни. // Метеорология и гидрология - 1991. - № 5. - С. 80-88.

6. Васильев О.Ф., Савкин В.М., Поздняков Ш.Р. Гидрологические исследования транспорта ртути в бассейне Катуни. // Водные ресурсы - 1995. -т.22 (№1). - С.28-34.

7. Меерович Л.Н.Поляков В.Ю., Поздняков Ш.Р. Оценки транспорта влекомых наносов Катуни. // Водные ресурсы - 1995. - т.22 (№1). - С.35-41.

8. Румянцев В .А., Кондратьев С.А., Рябченко В.А., Поздняков Ш.Р., Коноплев В.Н., Игнатьева Н.В., Крючков A.M., Каретников С.Г. Теоретические и натурные исследования воздействия сточных вод г. Санкт-Петербурга на качество воды в Невской губе. // Инженерная экология» - 2005,- № 5. - С. 1528.

9. Кондратьев С.А., Рябченко В.А., Коноплев В.Н., Поздняков Ш.Р., Шмакова М.В. Формирование ливневых сбросов части неочищенных сточных вод на очистных сооружениях Санкт-Петербурга. // Изв РГО - 2006. - Т.138 (4).- С.47-54.

10. Рябченко В.А., Коноплев В.Н., Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р., Лыскова У.С. Оценка изменения качества воды Невской губы после введения в эксплуатацию Юго-западных очистных сооружений Санкт-Петербурга (по данным математического моделирования). // Изв. РГО - 2006. - Т.138 (5). -С.48-57.

11. Румянцев В.А., Крюков Л.Н., Поздняков Ш.Р., Рыбакин В.Н. Природные и техногенные нанообъекты Ладожского озера. // Общество. Среда. Развитие. -2010.-№ 3. -С.229-233.

12. Румянцев В .А., Крюков Л.Н., Поздняков Ш.Р., Рыбакин В.Н. Новые аспекты мониторинга окружающей среды в условиях научно-технологического прогресса. // Информационный бюллетень «Использование и охрана природных ресурсов в России» - 2010.- № 6 (114). - С.42-45.

13. Румянцев В.А., Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р., Рыбакин В.Н., Крючков A.M., Моисеенков А.И., Шмакова М.В., Ершова A.A. Экспериментальные исследования и моделирование формирования качества воды в реке Нева. // Изв. РГО - 2010. - Т. 142(2). - С. 24-31.

14. Румянцев В.А., Крюков Л.Н., Поздняков Ш.Р., Жуковский A.B. Цианобактериальное «цветение» воды - источник проблем

природопользования и стимул инноваций в России. // Общество. Среда. Развитие.- 2011. - № 2. - С.222-228.

15. Румянцев В.А., Крюков Л.Н., Поздняков Ш.Р., Рыбакин В.Н. Наномасштабные элементы лимнологии. // Вестник РАН - 2011,- Том 81, №9. -с.819-824.

16. Поздняков Ш.Р., Крюков А.Н., Румянцев В.А. Исследование влияния дисперсности водных взвесей на токсичность «цветения» воды Ладожского озера. // Доклады Академии наук - 2011.- Том 440, №6. - С.822-825.

17. Игнатьева Н.В., Кулибаба В.В., Поздняков Ш.Р., Теплякова Т.Е., Храбрый В.М. Восстановление водно-болотных комплексов в условиях мегаполиса (на примере Юнтоловского заказника). // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета - 2003.- №4 (34). - С.191- 195.

Статьи в научных сборниках и тезисы докладов научных конференций

18. Меерович Л.Н., Поздняков Ш.Р. О применении эмпирических формул для определения коэффициента Шези в условиях горных рек.: Вопросы гидрологии суши. Л.,1982. С. 167-170.

19. Поздняков Ш.Р. К вопросу об эквивалентном руслоформирующем расходе воды.: Труды ГГИ., 1982. Вып. 283. С. 109-115.

20. Поздняков Ш.Р., Романовский В.В. Методы измерения транспорта влекомых наносов.: Труды ГТИ., 1983. Вып. 297. С. 55-62.

21. Поздняков Ш.Р. Усовершенствование способов измерения и расчета расходов влекомых наносов горных рек.: Труды 4-ой Всесоюзной научной конференции «Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях». М., 1987. С.344.

22. Поздняков Ш.Р. Исследование начала движения наносов - вероятностно-детерминированный подход.: Вопросы гидрологии суши. Л., 1988. С. 114-119.

23. Поздняков Ш.Р., Романовский В.В. Исследование и расчёт расхода влекомых наносов горных рек.: Труды V Всесоюзного гидрологического съезда., 1988. Т. 10, кн. 2. С. 54-61.

24. Поздняков Ш.Р., Меерович Л.Н. Усовершенствованная модель транспорта крупнофракционных наносов. Актуальные проблемы гидрометеорологии и контроля природной среды: Тезисы докладов Ленинградской областной конференции. Л., 1988. С.78.

25. Поздняков Ш.Р., Цаленчук Р.М. К вопросу о распределении по вертикали осредненных скоростей в горных потоках.: Труды ГГИ., 1990. Вып. 337. С. 1625.

26. Поздняков Ш.Р. К вопросу о форме и ориентации крупнофракционных донных наносов в естественных потоках. Вопросы гидрологии суши: Тезисы докладов конференции молодых ученых и специалистов. Л., 1990. С.33-35.

27. Поляков В.Ю., Меерович Л.Н., Поздняков Ш.Р. Результаты измерений и расчета транспорта взвешенных наносов на р. Катуни. Вопросы гидрологии суши: Тезисы докладов конференции молодых ученых и специалистов. Л., 1990. С.36-38.

28. Караушев A.B., Поздняков Ш.Р. Некоторые элементы турбулентной структуры русловых потоков.: Труды ГГИ., 1991. Вып. 349. С. 46-53.

29. Поздняков Ш.Р. Исследование сальтации крупнофракционных наносов.: Труды ГГИ., 1991. Вып. 349. С. 54-62.

30. Поздняков Ш.Р., Алексеев Л.П., Меерович Л.Н., Поляков В.Ю. Исследования характеристик транспорта наносов крупной реки.: XVI Конференция придунайских стран по гидрологическим прогнозам и гидрологическим основам водного хозяйства. Кобленц., 1992. С.565-570.

31. Румянцев В.А., Гараев Т.Ф., Поздняков Ш.Р., Лыскова У.С. Современное экологическое состояние отсеченной излучины р. Казанка и вопросы его улучшения.: Актуальные экологические проблемы республики Татарстан. Материалы V республиканской научной конференции. Казань.,2003. С.224.

32. Поздняков Ш.Р., Гараев Т.Ф., Игнатьева Н.В., Лыскова У.С. Исследование самоочищения водного объекта в условиях сильного антропогенного воздействия. // Экологическая химия - 2003. - Т.12,вып.4. - С.224-232.

33. Рябченко В.А., Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р. Воспроизведение распространения сточных вод в Невской губе при разных гидрометеорологических ситуациях на основе трехмерной гидродинамической модели.: Тезисы докладов на международной научной конференции «Экологическое состояние континентальных водоемов Арктической зоны в связи с промышленным освоением северных территорий». СПб., 2005. С. 98.

34. Румянцев В.А., Поздняков Ш.Р., Латыпова В.З., Степанова Н.Ю., Минакова Е.А. Оценка экологического состояния излучины р. Казанки.: Материалы всероссийской научной конференции. Казань., 2005. С. 477-478.

35. Рябченко В.А., Коноплев В.Н., Васильев Б.В., Румянцев В.А., Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р. Воспроизведение распространения загрязняющих веществ в Невской губе на основе трехмерной гидродинамической модели. VI-ой Международный экологический форум «День Балтийского моря»: Сборник тезисов. СПб., 2005. С. 78-80.

36. Рябченко В.А., Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р., Коноплев В.Н. Оценка распространения сточных вод в Невской губе при различных гидрометеорологических ситуациях (по данным математического моделирования). Экологическое состояние континентальных водоемов северных территорий.: Труды конференции. СПб., 2005. С.361-370.

37. Рябченко В.А., Дворников А.Ю., Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р. Экспериментальные и теоретические исследования распространения сточных вод на акватории Невской губы. 9-ая Международная конференция «Aquaterra»: Сборник тезисов. СПб., 2006. С. 129-133.

38. Поздняков Ш.Р., Станиславская Е.В., Русанов А.Г., Игнатьева Н.В. Исследование экологического состояния озера Свинечное и разработка мероприятий по его оздоровлению.: Теория и практика восстановления внутренних водоемов. СПб., 2007. С.264- 269.

39. Шувалова A.B., Колосов В.А., Поздняков Ш.Р., Игнатьева Н.В. Комплексные исследования прудов Московского парка Победы Санкт-Петербурга с целью выявления источников их загрязнения и организации

мероприятий по их оздоровлению.: Теория и практика восстановления внутренних водоемов. СПб., 2007. С.367- 373.

40. Колосов В.А., Поздняков Ш.Р., Шувалова A.B. Система управления работами по оздоровлению водоемов Санкт-Петербурга.: Теория и практика восстановления внутренних водоемов. СПб., 2007. С. 198-201.

41. Кармазинов Ф.В., Румянцев В.А., Кондратьев С.А., Рябченко В.А., Поздняков Ш.Р. Оптимизация расположения водовыпусков очистных сооружений как способ оздоровления акватории Невской губы.: Теория и практика восстановления внутренних водоемов. СПб., 2007. С.167 - 179.

42. Кондратьев СЛ., Поздняков Ш.Р., Маркова Е.Г Оценка возможных изменений характеристик качества воды в Невской губе в результате совершенствования системы водоочистки в Санкт-Петербурге.: Теория и практика восстановления внутренних водоемов. СПб., 2007. С.206 -211.

43. Румянцев В.А., Поздняков Ш.Р., Латыпова В.З., Степанова Н.Ю., Минакова Е.А Пути оздоровления внутригородских водоемов г. Казани (на примере отсеченной излучины р. Казанки).: Теория и практика восстановления внутренних водоемов. СПб., 2007. С.323- 327.

44. Румянцев В.А., Поздняков Ш.Р., Латыпова В.З., Степанова Н.Ю.. Минакова Е.А. Восстановление внутригородских водоемов с использованием современных методов оптимизации.// Журнал экологии и промышленной безопасности. Казань - 2007. - №3 (33). - С.17-18.

45. Румянцев В.А., Кондратьев С.А., Рябченко В.А., Алхименко А.П., Поздняков Ш.Р. . Оптимизация расположения водовыпусков очистных сооружений Санкт-Петербурга на акватории Невской губы и Восточной части Финского залива.: Труды 7 Международного экологического форума « День Балтийского моря. СПб., 2007. С.106-107.

46. Румянцев В.А., Поздняков Ш.Р., Латыпова В.З., Степанова Н.Ю.. Минакова Е.А. Изучение потенциала природно-исторических объектов г. Казани с целью их рекреационного использования (на примере старого русла р. Казанки).: Природные, социально-экономические и этнокультурные процессы в России. 4.1. Казань, 2008. С.330-334.

47. Румянцев В.А, Поздняков Ш.Р, Латыпова В.З, Степанова Н.Ю, Минакова Е.А. Методы оптимизации внутригородских водоемов (на примере отсеченной излучины р. Казанки).: Эколого-географические исследования в Среднем Поволжье. Казань, 2008 . С.42-51.

48. Капустина Л.Л, Поздняков Ш.Р.. Микробиологическая характеристика некоторых урбанизированных водоемов г. Санкт-Петербурга. Водные экосистемы: трофические уровни и проблемы поддержания биоразнообразия. Вологда, 2008. С.60-63.

49. Кондратьев С.А, Поздняков Ш.Р, Рябченко В.А, Дворников А.Ю, Каретников С.Г, Крючков А.М, Гузиватый В.В. Изменение траекторий распространения шлейфов сточных вод от очистных сооружений Санкт-Петербурга в результате переформирования дна Невской губы.: Материалы IX Международного экологического Форума "День Балтийского Моря". СПб, 2008. С.77-80.

50. Румянцев В.А., Поздняков Ш.Р., Минакова Е.А., Никитин О.В., Степанова Н.Ю., Латыпова В.З. Проект поэтапного оздоровления пруда-накопителя в системе инженерной защиты города с программным обеспечением системы мониторинга.: Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований t.IV . Казань., 2009. С. 196-199.

51. Румянцев В.А., Рябченко В.А., Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р. Исследование распространения шлейфов сточных вод на акватории крупного водного объекта.: Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований t.IV . Казань., 2009. С.200-204.

52. Поздняков Ш.Р., Минакова Е.А., Никитин О.В. Комплексный подход к решению проблем восстановления отсеченной излучины р. Казанка.: Чистая вода. Казань., 2010. С.275-278.

53. Румянцев В.А., Кондратьев С.А, Шмакова М.В., Ершова А.Л., Поздняков Ш.Р., Крючков A.M. Формирование качества воды в р. Неве.: Материалы Международного экологического форума «День Балтийского моря». СПб., 2010. С.182-184.

54. Румянцев В.А., Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р., Драбкова В.Г., Игнатьева Н.В., Крючков A.M., Каретников С.Г., Гузиватый В.В. Результаты исследований по выбору на акватории Ладожского озера места расположения водозабора для обеспечения Санкт-Петербурга питьевой водой.: Экологические проблемы Ладожского озера. СПб., 2010. С. 173-192.

55. Поздняков Ш.Р., Латыпова В.З., Никитин О.В., Минакова Е.А., Наночастицы абиотических компонентов Куйбышевского водохранилища и отсеченной излучины р. Казанка как фактор опасности для здоровья населения.: Чистая вода. Казань., 2011. С.103-105.

56. Поздняков Ш.Р. Исследование гранулометрического состава наносов водных объектов в нанометрическом диапазоне размеров.: Чистая вода. Казань., 2011.С.14-18.

57. Румянцев В.А., Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р., Игнатьева Н.В., Рябченко В.А., Басова С.Л. Формирование качества воды в системе Ладожское озеро-река Нева - Невская губа - Восточная часть Финского залива.: Устойчивость водных объектов, водосборных и прибрежных территорий; риски их использования. Калининград., 2011. С. 313-323.

58. Поздняков Ш.Р. Безопасность использования водных объектов и наномасштабные частицы в донных отложениях и взвешенных наносах.: Устойчивость водных объектов, водосборных и прибрежных территорий; риски их использования. Калининград., 2011. С. 285 - 292 .

59. Румянцев В.А., Поздняков Ш.Р., Рыбакин В.Н., Крюков Л.Н. Исследование роли наномасштабных элементов водных взвесей в функционировании экосистемы Ладожское озеро- река Нева - Финский залив. Экологическое равновесие: Антропогенное вмешательство в круговорот воды в биосфере. СПб., 2011. С.19-22.

60. Кондратьев С.А., Рябченко В.А., Васильев Б.В., Поздняков Ш.Р., Шмакова М.В., Измайлова А.В. Оценка воздействия ливневых сбросов очистных сооружений Санкт-Петербурга на качество воды Невской губы (по

данным математического моделирования).: Материалы VII Международного экологического форума «День Балтийского моря 2006». СПб., 2006. С. 104106.

61. Рябченко В.А., Коноплев В.Н., Васильев Б.В., Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р. Возможности снижения загрязнения Невской губы сточными водами путем манипулирования затворами комплекса защитных сооружений (по результатам математического моделирования).: Материалы VII Международного экологического форума «День Балтийского моря 2006». СПб., 2006. С.106-108.

62. Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р., Маркова Е.Г. Оценка возможных изменений характеристик качества воды в Невской губе в результате совершенствования системы водоочистки в Санкт-Петербурге. Научно-практическая конференция «Теория и практика восстановления внутренних водоемов»: Тезисы докладов. СПб., 2007. С.32-33.

63. Кармазинов Ф.В., Румянцев В.А., Кондратьев С.А., Рябченко В.А., Поздняков Ш.Р. Оптимизация расположения водовыпусков очистных сооружений как способ оздоровления акватории Невской губы. Научно-практическая конференция «Теория и практика восстановления внутренних водоемов»: Тезисы докладов. СПб., 2007. С.28-29.

64. Кондратьев С.А., Рябченко В.А., Дворников А.Ю., Поздняков Ш.Р., Каретников С.Г., Крючков A.M., Гузиватый В.В. Изменение течений и траекторий распространения шлейфов сточных вод на акватории Невской губы в результате переформирования береговой линии и дна.: Материалы X Международного экологического Форума "День Балтийского Моря". СПб., 2009. С.54-55.

65. Alekseyev L.P., Meerovich L.N., Pozdnyakov S.R., Polyakov V.Y. Study of suspended sediment transportation in the large mountain river Katun, Siberia.: Erosion and Sediment Transport Monitoring Programmes in River Basins. Oslo., 1992. P. 1-4.

66. Gavrilov D., Kondratyev S., Kruchkov A., Pozdnyakov Sh., Ryabchenko V., Shilin B. Monitoring of the water pollution objects by thermal aerial and satellite survey.: Abstracts of 3rd Symposium "Quality and measurement of water resources". St. Petersburg., 2005. P. 70-71.

67. Kondratyev S., Liskova U., Pozdniakov Sh., Ryabchenko V. 2005. Assessment and forecast of phosphorus balance of the Neva Bay under impact of urban waste waters.: Abstracts of 3rd Symposium "Quality and measurement of water resources". St. Petersburg., 2005. P. 84-85.

68. Kondratyev S., Ryabchenko V., Pozdniakov Sh., Liskova U. Estimation and forecast of phosphorus balance in the region of the Neva Bay: impact of urban waste waters.: Proceedings of 3rd Symposium "Quality and measurement of water resources". St. Petersburg., 2005. P. 112-117.

69. Konoplev V., Kondratyev S., Rumyancev V., Ryabchenko V. 2005. Spreading of wastewaters in the Neva bay: simulation with a 3-D hydrodynamic model.: Abstracts of 3rd Symposium "Quality and measurement of water resources". St. Petersburg., 2005. P. 85-86.

70. Rumyanzev V.A., Pozdnyakov S.R., Latypova V.Z., Stepanova N.Yu., Minakova E.A. The modern ecological state of the cutting part of the river Kazanka.// Environmental radioecology and applied ecology- 2005. -Vol.11, N 3. - P.27 - 31.

71. Ryabchenko V., Konoplev V., Vasilyev B., Rumyanzev V., Kondratyev S., Pozdniakov Sh. Simulations of spreading of contaminants in the Neva Bay with a 3D hydrodynamic model.: Abstracts of the IV International Ecological Forum. St. Petersburg2005. P.79.

72. Sukhenko S.A., Papina T.S., Pozdnjakov S.R. Transport of mercury by the Katun river, West Siberia. // Hydrobiologia- 1992. - N 228. - P.23-28.

Подписано в печать 27.10.2011г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,3. Тираж 120 экз. Заказ № 2278.

Отпечатано в ООО «Издательство "JIEMA"» 199004, Россия, Санкт-Петербург, В.О., Средний пр., д. 24 тел.: 323-30-50, тел./факс: 323-67-74 e-mail: izd_lema@mail.ru http://www.lemaprint.ru

Содержание диссертации, доктора географических наук, Поздняков, Шамиль Рауфович

Введение.

Глава 1.Методы и средства измерения транспорта влекомых наносов.

1.1 .Существующие методы измерения расходов влекомых наносов.

1.2.Разработка и усовершенствование методов и средств измерений расходов влекомых наносов.

1.3.Испытания и исследование движения влекомых наносов с использованием усовершенствованных методов и средств измерений.

Глава 2. Методы расчета транспорта влекомых наносов.

2.1.Существующие зависимости для расчетов расходов влекомых наносов.

2.2.Модель и расчетная схема транспорта влекомых крупнофракционных наносов на основе обобщенного вероятностно-динамического подхода.

2.2.1 .Краткая характеристика основных факторов, определяющих транспорт крупнофракционных наносов в водотоках.

2.2.2.Постановка исследований скоростного поля турбулентного руслового потока.

2.2.3.Построение модели транспорта влекомых наносов.

2.2.4.Методика расчета расходов влекомых наносов и анализ результатов вычислений по ней.

Глава 3.Исследование переноса взвешенных наносов.

3.1. Транспорт взвешенных наносов и перенос загрязнений.

3.2. Дифференциальная оценка стока взвешенных наносов.

3.3. Роль взвешенных наночастиц в преобразовании веществ в окружающей среде.

Глава 4. Исследование гранулометрического состава донных отложений и взвешенных наносов в расширенном диапазоне размеров.

4.1. Расширенная шкала гранулометрического анализа частиц наносов.

4.2. Методы проведения гранулометрического анализа мельчайших частиц наносов.

4.3. Исследование крупности частиц донных и взвешенных наносов в расширенном диапазоне размеров на Ладожском озере.

4.4. Роль частиц наномасштабного диапазона в некоторых геоэкологических процессах.

4.5. Методика определения гранулометрического состава частиц во всем диапазоне возможных размеров дисперсной гетерогенной системы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Наносы в реках,озерах и водохранилищах в расширенном диапазоне размера частиц"

Актуальность темы исследования.

В классической гидрологии суши наносами считаются твердые частицы, переносимые течениями и откладывающиеся в реках, озерах и водохранилищах. В зависимости от механизма транспортирования или расположения частиц наносы делятся на следующие группы [58,197,219]:

• взвешенные наносы (переносятся течением со скоростью практически равной скорости окружающих масс жидкости без контакта с дном или поддерживаются в толще водотока или водоема при определенных соотношениях гидравлической крупности частиц, продольных и вертикальных пульсационных скоростей воды и импульсов броуновского движения или находящиеся в толще водоема во взвешенном состоянии),

• влекомые наносы (частицы, движущиеся в придонном слое потока в периодическом контакте с дном путем скольжения, качения и сальтации с некоторым отставанием от окружающего потока),

• донные наносы водотоков (отложившиеся неподвижные наносы, преимущественно неорганического происхождения, формирующие русла потоков и их пойм или русловые образования),

• донные отложения водоемов (наносы, сформированные поступающими в водоем речными влекомыми и взвешенными наносами, результатами жизнедеятельности планктонных и бентосных сообществ и высшей водной растительности и отложившиеся на дне водоемов).

В зависимости от гидродинамических условий и крупности твердого материала частицы могут срываться со дна и переходить во влекомое или взвешенное состояние и наоборот. В свою очередь гидродинамические условия водных объектов в значительной степени зависят от физико-географических особенностей местности. Исследование наносов в реках, озерах и водохранилищах имеет важнейшее значение для большого круга гидрологических расчетов и прогнозов, оценки геоэкологического состояния водоемов и водотоков в различных физико-географических условиях. Материалы данных исследований необходимы для проектирования и строительства любых сооружений на водных объектах [19,47,77,108,141]. При этом необходимо отметить, что подобные вопросы имеют не меньшую важность и для хозяйственного освоения прибрежных акваторий морей [38]. При этом многие вопросы, связанные с методикой и средствами измерений и расчетов параметров наносов до сих пор остаются недостаточно разработанными, а по отдельным позициям практически отсутствуют. Проблема занесения, заиления и загрязнения водных объектов требует совершенствования существующих и разработки новых методов измерения и расчета параметров, связанных с движением и отложением наносов. В настоящее время на значительной части гидрологических постов Роскомгидромета ведутся систематические наблюдения за стоком взвешенных наносов. Вместе с тем наблюдений за стоком влекомых, особенно крупнофракционных, наносов практически не ведется. Связано это, прежде всего с отсутствием надежных методов и приборов для измерений. Методы расчета расходов влекомых наносов также далеки от совершенства.

Кроме того, постоянно появляются новые задачи, связанные с решением геоэкологических проблем. В частности, начиная со второго десятилетия 21 века, намечено масштабное развитие нанотехнологических производств на территории Российской Федерации. При этом очевидно, будет иметь место усиление загрязнения водных объектов наночастицами, в том числе искусственного происхождения. Существующая система стандартных гидрологических исследований пресноводных объектов и мониторинга наносов в естественных условиях не позволяет выявлять и дифференцировать по крупности частицы мельче 1 мкм, что является существенным упущением.

Необходима разработка методики измерений, позволяющая получать информацию о наносах во всем диапазоне возможных размеров частиц.

Актуальность решения комплекса проблем, связанных с усовершенствованием всей системы исследования наносов естественных водных объектов, обусловливается также постепенным переходом к системе геоэкологического мониторинга.

Цель работы. Решение проблемы измерений и расчетов параметров взвешенных, влекомых и отложившихся наносов во всем диапазоне возможных размеров частиц в реках, озерах и водохранилищах в различных физико-географических условиях. Достижение указанной цели предполагает решение следующих основных задач, которые, по-нашему мнению, являются наименее разработанными, ранее не затрагивались или требуют нового подхода :

• Создание новых и усовершенствование существующих методов измерений расходов влекомых наносов, как наименее разработанной части всей системы мониторинга транспорта наносов в водотоках.

• Усовершенствование представлений о турбулентной структуре потока и параметрах, связанных с транспортом наносов в естественных водных объектах.

• Разработка модели транспорта влекомых наносов, основанной на новейших представлениях о турбулентной структуре потоков.

• Расширение исследований гранулометрического состава наносов на весь диапазон возможных размеров частиц.

• Разработка методики исследований гранулометрического состава наносов, предусматривающая стыковку стандартных механико-гидравлических методов, применимых для частиц наносов видимого диапазона размеров с современными прямыми и косвенными физическими методами, применимыми для частиц в наномасштабном диапазоне размеров.

Методы исследований. Исследования сочетали в себе теоретические разработки и лабораторные исследования турбулентной структуры потоков.

Лабораторные исследования выполнялись в лотках руслового отдела Государственного гидрологического института. Кроме того, фактический материал для оценки отдельных параметров турбулентного потока был получен на основе натурных полевых измерений на р. Полометь (Валдай); р. Черная Арагви, р. Салигет, р. Арпа (Кавказ); р. Каскелен, р. Тоссор, р. Ала-Арча, р. Кашкасу (Тянь-Шань); р. Когон (Гвинея, Африка) и других, расположенных в Европе, Азии и Африке.

Измерения параметров транспорта наносов выполнялись с использованием разработанных автором приборов и устройств на реках Талгар, Кумбель, Ала -Арча, Улаф и других после их тщательной лабораторной проверки и отладки систем в лабораторных лотках. Теоретические разработки модели транспорта влекомых частиц проверялись по данным натурных измерений расходов наносов на реках Тянь-Шаня и о-ва Западный Шпицберген, расположенных в различных физико-географических условиях.

Натурные эксперименты по исследованию частиц донных отложений в расширенном диапазоне размеров выполнялись на основе судовых экспедиционных работ на акватории Ладожского озера и Финского залива, а также Куйбышевского водохранилища и отсеченной излучины р. Казанка (г.Казань) с последующей обработкой проб наносов в лабораториях Института озероведения РАН, Санкт-Петербургского и Московского университетов, Института ядерной физики и Института высокомолекулярных исследований РАН.

Основные объекты, на которых выполнялись соответствующие работы приведены на рисунке В1, из которого видно, что география исследований, выполненных на трех континентах простиралась от широт, расположенных в непосредственной близости от экватора до параллелей значительно севернее полярного круга.

Швеция

Норвегия

Португалия

НШ№

Пакистан

Индия

Мьянма (Бирма)

- 1С '^х

Таиланд пицберген

Северный полярный круг

ЧДИЯ '

Соединенное Королевство Ирландия

-ЧЩ'р.

Даии«

Се»ер-ое

Германия

Польша

Беларусь Украина

Аасшия

Франция л Руыь1НИ<<

Ка»а*стан е 9 1

Марокко

Западная

Сайра

Греция Турция Туркменистан . О

Алжир

Ливия

Мавритания ,,

Мали Нигер

Буриина-Оасо

Египет

Монголия

Китай

СУ»« Йемен

Южный Эфиопия Судан р

ЬенгапьскиИ , т"- Л 11 пшв|I

Л»иади»е«о« мое*

Рис.В1. Основные объекты, на которых выполнялись исследования : 1- р.Улаф (о-в Шпицберген); 2 - Ладожское озеро; 3- р. Нева, Невская губа, Восточная часть Финского залива; 4- р.Полометь (Валдайская возвышенность); 5-Куйбышевское водохранилище, отсеченная излучина р. Казанки (Татарстан); 6-р. Каскелен (Тянь-Шань); 7- р.Ала-Арча (Тянь-Шань), 8- реки Тоссор, Кумбель, Талгар (Тянь-Шань), 9- реки Кашкасу, Карадарья (Тянь-Шань); 10- р.Черная Арагви (Кавказ); 11- реки Арпа, Элегис, Салигет (Кавказ); 12- р. Катунь (Алтай); 13- р. Когон (Гвинейская Республика, Африка).

Научная новизна работы состоит в разработке системы исследований наносов естественных водных потоков для решения различных геоэкологических проблем на основе нового динамико- вероятностного подхода к анализу механизма взвешивания и транспорта твердых частиц с учетом турбулентной структуры потока и усовершенствованием представлений о его скоростных характеристиках, апробированного в различных физико-географических условиях; новой методики измерения расходов влекомых наносов, основанной на пьезоэлектрической регистрации соударений движущихся твердых частиц с приемным устройством; новой классификации гранулометрического состава наносов во всем диапазоне возможных размеров, характерном для различных физико-географических условий и созданной методики гранулометрического анализа наносов водных объектов в расширенном диапазоне размеров, предусматривающей дифференцированную оценку фракционного состава мелкофракционных частиц крупностью до 1 нм.

Предмет защиты.

Решение проблемы расчета и измерения параметров наносов во всем диапазоне возможных размеров частиц, встречающихся в реках, озерах и водохранилищах.

Основные положения, выносимые на защиту.

• Метод измерения транспорта влекомых наносов, основанный на пьезоэлектрической регистрации соударений движущихся в потоке частиц с помощью приемной системы и устройство, его реализующее.

• Метод расчета транспорта наносов для водных объектов различных физико-географических зон, основанный на динамико- вероятностной модели их движения.

• Расширенная классификация гранулометрического состава наносов водных объектов, включающая мелкофракционные частицы в наномасштабном диапазоне размеров.

• Система выполнения измерений гранулометрического состава наносов во всем диапазоне возможных размеров, предусматривающая использование и стыковку стандартных механических и гидравлических методов с современными физическими методиками.

• Усовершенствованные батометры для измерения расходов влекомых наносов, а также других параметров транспорта частиц.

• Зависимости для оценки осредненных и пульсационных параметров турбулентного руслового потока, наиболее полно отражающие характеристики придонной зоны водотоков, проверенные в различных физико-географических условиях.

• Оценка фракционного содержания частиц донных отложений и взвешенных наносов в нанометрическом диапазоне размеров для крупного водного объекта (на примере Ладожского озера).

Практическое значение работы. Полученные результаты необходимы для работ, связанных с организацией и выполнением мониторинга водных объектов для любых физико-географических условий в части оценки состояния их донных отложений, степени и генезиса загрязненности, измерения и расчета стока влекомых и взвешенных наносов.

Результаты данной работы использованы в предпроектных и исследовательских работах, связанных с оценкой качества воды источников водоснабжения, транспорта и отложения наносов водных объектов в различных физико-географических районах. В частности, работа нашла практическое применение для обоснования проекта водоснабжения рудника Баренцбург (Западный Шпицберген); проектирования и строительства водохранилища для водоснабжения боксита - глиноземного комплекса Диан-Диан (Гвинея, Конакри); проектирования гидроэлектростанции на р. Катунь (Алтай), выполнения ряда научно-исследовательских тем РАН.

Ряд результатов исследований и разработок автора использованы при подготовке учебных пособий (например, в учебнике для студентов вузов

И.Ф.Карасева, А.В.Васильева, Е.С.Субботиной «Гидрометрия», Л.Гидрометеоиздат, 1991 [54]).

Основные положения диссертации были представлены на заседании Президиума Санкт-Петербургского научного центра РАН, научно-технического совета Северо-Западного отделения ФАВР, семинарах и Ученых советах Государственного гидрологического института, Института озероведения РАН, научно-технических советах Невско-Ладожского бассейнового водного управления, ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» и Комитета по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечения экологической безопасности администрации Санкт-Петербурга, а также научных конференциях и конгрессах :

-международных: «XVI Конференция придунайских стран по гидрологическим прогнозам и гидрологическим основам водного хозяйства» (Кобленц, 1992); «Erosion and Sediment Transport Monitoring Programmers in River Basins» (Осло, 1992); 3rd Symposium "Quality and measurement of water resources", (St. Petersburg, 2005); «Экологическое состояние континентальных водоемов -Арктической зоны в связи с промышленным освоением северных территорий» (Архангельск, 2005); 6,7,8 9,10 и 11-тый Международный экологический форум «День Балтийского моря» (Санкт-Петербург, 2005,2006,2007,2008,2009.2010); 9-ая Международная конференция «Aquaterra» (Санкт-Петербург, 2006); Международная конференция «Окружающая среда и устойчивое развитие регионов: новые методы и технологии исследований» (Казань, 2009); «Эколого-географические исследования в Среднем Поволжье» Научно-практическая конференция (Казань, 2008); I Международный конгресс «Чистая вода. Казань», (Казань, 2010); II Международный конгресс «Чистая вода. Казань» (Казань, 2011); Международная научно-практическая конференция «Экологическое равновесие: Антропогенное вмешательство в круговорот воды в биосфере» (Санкт-Петербург, 2011).

-всесоюзных: «V Всесоюзный гидрологический съезд» (Ленинград, 1988), 4-ая Всесоюзная научная конференция «Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях» (Москва, 1987). -всероссийских: «Актуальные проблемы гидрометеорологии и контроля природной среды» - Ленинградская областная конференция (Ленинград, 1988); «Актуальные экологические проблемы республики Татарстан»- V республиканская научная конференция (Казань, 2003); «Современные аспекты экологии и экологического образования» - всероссийская научная конференция (Казань, 2005); Научно-практическая конференция «Теория и практика восстановления внутренних водоемов, (Санкт-Петербург, 2007); Всероссийская конференция с международным участием «Водные экосистемы: трофические уровни и проблемы поддержания биоразнообразия» (Вологда, 2008); Всероссийская научно-практическая конференция, посвященная 120-летию образования? кафедры физической географии и этнографии в Казанском университете (Казань, 2008); «Природные; социально-экономические и этнокультурные процессы в России» (Казань , 2008); «Устойчивость водных объектов, водосборных и прибрежных территорий: риски их использования» (Калининград, 2011).

Личный вклад. Автором сформулированы идеи, осуществлена постановка и решение задач по исследованию параметров наносов во всем диапазоне возможных размеров, встречающихся в водных объектах, проведены соответствующие научно-теоретические исследования по программам РАН. Осуществлена организация, руководство и непосредственное участие в геоэкологических и гидрологических исследованиях на водных объектах в различных физико-географических регионах на 3-континентах (Европе, Азии и Африке)- в Балтийском море (Невская губа, Восточная часть Финского залива), р. Неве, на Кавказе (р. Элегис, Салигет, Черная Арагви, Арпа), Заилийском, Киргизском, Кунгей и Терскей Алатау в Тянь-Шане (р. Каскелен, Тоссор, Кумбель, Ала-Арча, Талгар, Кашкасу, Карадарья), Алтае (р. Катунь),

Ладожском озере, Гвинейской Республике (р. Когон), Татарстане ( Куйбышевское водохранилище, отсеченная излучина р. Казанки), на Шпицбергене (р.Улаф), Валдайской возвышенности (Р.Полометь). Выполнено руководство несколькими предпроектными изысканиями, связанными с темой диссертации.

По теме диссертации автором опубликована 72 работы, из них 1 коллективная монография и 16 статей в реферируемых журналах.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Поздняков, Шамиль Рауфович

Основные результаты настоящего исследования, опирающегося на натурные работы, выполненные на большом числе рек, озер и водохранилищ и охватывающего весь спектр взвешенных, влекомых и отложившихся наносов пресноводных водных объектов, встречающихся в различных физико-географических условиях и необходимых для решения широкого круга геоэкологических проблем, могут быть сформулированы в следующих выводах:

• Предложенный метод измерения расходов влекомых наносов, основанный на пьезоэлектрической регистрации соударений движущихся частиц с приемным устройством позволяет перейти на новый уровень оценки транспорта влекомых наносов.

• Разработанные новые модели усовершенствованных батометров для отборов проб влекомых наносов позволяют выполнять измерения расходов не только с повышенной точностью, но и пригодны для производства специализированных измерений различных параметров транспорта наносов, в частности высоты слоя сальтации частиц.

• Предлагаемая модель транспорта крупнофракционных наносов, основанная на вероятностно- динамическом подходе к анализу движения частиц наносов и опирающаяся на современные представления о турбулентной структуре потока дает достаточно надежные данные расчетов транспорта наносов, что подтверждается результатами соответствующих верификационных измерений.

• Полученные зависимости, описывающие распределение осредненных скоростей по вертикали и среднеквадратичных отклонений мгновенных скоростей в придонной зоне потоков могут служить основой для последующих исследований турбулентной структуры потока, особенно для целей анализа транспорта наносов. Зависимости получены для водных объектов расположенных в условиях крайне разнообразных физико-географических зон.

• Предложенная новая расширенная классификация гранулометрического состава наносов обеспечивает качественный переход в теории и практике исследований естественных и искусственных частиц в водных объектах. Детальный анализ фракционного состава наносов размером менее 1 мкм позволяет получить информацию об наиболее важных и удельноемких частицах для понимания процессов переноса загрязнений на их поверхности. Кроме того, необходимо подчеркнуть, что данная информация может оказаться определяющей при оценке опасности частиц» наносов из-за их размеров независимо даже от степени их загрязненности.

• Предлагаемая единая методика проведения гранулометрических анализов проб наносов водных объектов, позволяет осуществлять стыковку старых стандартных механических и гидравлических методов анализа с современными, в частности, лазерными методиками и, таким образом, осуществлять измерения во всем диапазоне возможных размеров гетерогенной дисперсной системы, встречающейся в естественных водных объектах.

• В результате выполненной работы впервые оценены фоновые значения содержания частиц наномасштабного диапазона в донных отложениях Ладожского озера. В частности, установлено, что зоны аккумуляции донных отложений со значительным содержанием частиц в диапазоне фракции коллоидов (по предлагаемой классификации) сосредоточены преимущественно в центральном районе с некоторым смещением к северо-западу и в северной части, примыкающей к Западному архипелагу и к району акватории севернее острова Валаам. При этом содержание частиц мельче 1000 нм в зонах аккумуляции мельчайших донных отложений может доходить до 30 % от общего состава. В переходной и глубоководной зонах озера повсеместно присутствуют частицы размером менее 200 нм, относящихся к 1-му классу опасности. При этом доля таких частиц увеличивается от 1% до 9% к центру озера. Минимальные значения крупности донных отложений Ладожского озера доходят до размеров менее 50 нм, при этом доля этих частиц (относящихся к 3-му классу опасности) может составлять до 10% от состава частиц фракции коллоидов и до почти 1% общего состава донных отложений на конкретных станциях в зоне распространения таких наносов. Данные исследования имеют особую актуальность в связи с началом масштабного развития нанотехнологических производств на территории Северо - Запада РФ, что будет приводить к резкому усилению загрязнения естественных водных объектов наночастицами, в том числе искусственного происхождения.

• Построенные для Ладожского озера карты распределения частиц донных отложений по крупности в расширенном диапазоне размеров позволяют решать практические вопросы организации безопасного и оптимального питьевого водоснабжения из этого водоема.

Таким образом, основным результатом проделанной работы можно считать разработанную систему исследований наносов рек, озер и водохранилищ во всем диапазоне возможных размеров частиц, встречающихся в различных физико-географических условиях. Внедрение результатов данной работы, позволяет обеспечивать расчеты и измерения параметров наносов при решении широкого круга геоэкологических проблем, как для наиболее крупных частиц, лежащих в пределах гравийно-галечных фракций, для которых до последнего времени не существовало достаточно надежных методов измерений и расчетов, так и для мельчайших частиц коллоидных фракций, которые вообще выпадали из поля зрения стандартных исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора географических наук, Поздняков, Шамиль Рауфович, Санкт-Петербург

1. Абрамович Д.И. К производству работ по изучению расхода донных наносов горных рек / Записки ГГИ., 1933. T.X1. С.149-167.

2. Алексеев Л.П., Меерович Л.Н., Поздняков Ш.Р., Поляков В.Ю. Исследование характеристик транспорта взвешенных наносов на р. Катуни. // Метеорология и гидрология. 1991. № 5. С. 80-88.

3. Александров В.В. Естественное электрическое поле в озерах / Гидрофизические исследования озер. Л.: Наука, 1973. С.5-103.

4. Алтай H.H. К вопросам теории и практического применения гидрометрических вертушек / Труды ГГИ; Л.:Гидрометеоиздат, 1974. Вып.215. С.51-63.

5. Алхименко А.П. Проблемы управления природоохранной деятельностью в бассейне Ладожского озера / Теория и практика восстановления внутренних водоемов. СПб.: Лема, 2007. С.4- 8.

6. Алхименко А.П., Кудерский Л.А., Румянцев В.А., Соболь И.А. О концепции Федерального закона «Об охране Ладожского озера» / Водные ресурсы суши в условиях изменяющегося климата. СПб.: Наука, 2007. С. 192 — 226.

7. Арбузов И.А. Поведение гидрометрической вертушки в пульсирующем потоке / Труды ЛГМИ, 1972. Вып. 46. С. 94-103.

8. Баклицкая-Каменева О. Правовой статус наноматериалов и нанопродуктов // Рос. Нанотехнологии. 2009. Т.4, №7-8. С.21 -23.

9. Барышников Н.Б., Попов И.В. Динамика русловых потоков и русловые процессы . Л.: Гидрометеоиздат., 1988. 454 с.

10. П.Бирицкий М.И. К измерению пульсаций скоростей воды гидрометрической микровертушкой // Метеорология и гидрология. 1983. № 4. С. 112-116.

11. Блумберг O.K. Исследование пульсаций скоростей в речном потоке / Записки ГГИ., 1933. T.XI. С.113-126.

12. Богатиков O.A. Неорганические наночастицы в природе // Вестник РАН. 2003. Т.73, №5. С.426 428.

13. М.Боголюбова И.В. Результаты полевых исследований и расчет стока влекомых наносов р.Мзымты / Труды ГГИ, вып. 156. Л.:Гидрометеоиздат,1968. С. 39-63.

14. Бурлай Н.Ф. О начальной скорости донного влечения // Метеорология и гидрология. 1946. №6. С.51-57.

15. Быков В.Д., Васильев A.B. Гидрометрия. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 448 с.

16. Васильев О.Ф., Савкин В.М., Поздняков Ш.Р. Гидрологические исследования транспорта ртути в бассейне Катуни // Водные ресурсы. 1995. т.22, №1. С.28-34.

17. Великанов М.А. Динамика русловых потоков, т.2. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955. 323 с.

18. Великанов М.А. Русловой процесс. М.: Физматгиз, 1958. 396 с.

19. Великанов М.А. Вероятностный метод расчета скачкооразного движения наносов / Результаты комплексных исследований Севанской проблемы. Т.2. Ереван: Изд. АН Армянской ССР, 1962. С.221-226.

20. Вижин В.В., Гоголев А.З., Сагдеев Р.З., Сапрыкин A.B., Фризен Л.Ф. Изменение концентрации ртути в водах Катуни // Водные ресурсы. 1995. т.22, №1. С.67-70

21. Гончаров В.Н. Динамика русловых потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 374 с.

22. Гринвальд Д.И. Турбулентность русловых потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 166 с.

23. Гринвальд Д.И.,Клавен А.Б., Зайцев Н.И.,Никора В.И. Оценка характеристики русловой турбулентности по измерениям трех компонентов вектора скорости// Метеорология и гидрология. 1986. №2. С.69-74.

24. Гришанин К.В. Теория руслового процесса. М.: Транспорт, 1972. 215 с.

25. Гришанин К.В. Динамика русловых потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 311 с.

26. Гришин H.H. Механика придонных наносов. М.: Наука, 1982. 160 с.

27. Давыдова H.H. Опыт районирования поверхностных донных осадков Ладожского озера по составу диатомового комплекса // Изв. ВГО. 1961. Т.93, №3. С.211-233.

28. Давыдова H.H., Рыбалко А.Е., Спиридонова М.А., Субетто Д.А. Новые данные по стратиграфии донных отложений Ладожского озера/ Тезисы докл. Совещания в Таллинне. Таллинн, 1968. С.24-27.

29. Давыдова H.H., Краснов И.И., Рыбалко А.Е., Спиридонова М.А., Субетто Д.А. История Ладожского озера по материалам изучения его донных отложений/ История современных озер. Л.: Наука, 1986. С.29-37.

30. Данилов А. Безопасность наноматериалов для медицины// Рос. Нанотехнологии. 2009. Т.4, №7-8. С. 18 20.

31. Динамика наносов в реках и водохранилищах. Под ред. Ю.А.Ибад-Заде. М.: Стройиздат, 1978. 244 с.

32. Дину М.И. Сравнение комплекеообразующих способностей фульвокислот и гуминовых кислот в водной среде с ионами железа и цинкам // Водные ресурсы, 2010. Т.37, №1. С.65-69.

33. Долгополова E.H., Исупова М.В. Динамика вод и наносов в устьевой области р.Св. Лаврентия // Водные ресурсы. 2011. Т.38, № 4. С.422-438.

34. Долотов Ю.С. Динамические обстановки прибрежно-морского рельефообразования и осадконакопления.М.: Наука, 1989. 270 с.

35. Долотов Ю.С. Проблемы рационального использования и охраны прибрежных областей Мирового океана. М.: Научный мир, 1996. 304 с.

36. Долотов Ю.С., Жаромскис Р.Б., Кирлис В.И. Дифференциация осадочного материала и слоистость прибрежных отложений. М.: Наука, 1982. 184 с.

37. Доу Го-жень. Перемещение наносов и устойчивость дна водных потоков. Автореф. дисс. на соис. уч. степени док. техн. наук. Л.: ЛИИВТ, 1960. 38 с.

38. Драбкова В.Г. Причины и пути деградации водоёмов / Теория и практика восстановления внутренних водоемов. СПб.: Лема, 2007. С.113 — 120.

39. Егиазаров И.В. Расход влекомых потоком наносов // Изв. АН Арм. ССР, отд. техн. наук . 1949. T.l 1, №5. С.321-328.

40. Замышляев В.И., Снищенко Б.Ф. Статистическая оценка размеров песчаных гряд / Труды ГГИ, вып. 278. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. С.89-96.

41. Ибад-Заде Ю.А. Движение наносов в открытых руслах. М.: Стройиздат, 1974. 352 с.

42. Игнатьева H.B. Роль донных отложений в круговороте фосфора в озерной экосистеме / Ладожское озеро прошлое, настоящее, будущее. СПб.: Наука, 2002. С.148 — 157.

43. Игнатьева Н.В., Кулибаба В.В., Поздняков Ш.Р., Теплякова Т.Е., Храбрый В.М. Восстановление водно-болотных комплексов в условиях мегаполиса (на примере Юнтоловского заказника) // Научно-технические ведомости. 2003. №4 (34). С.191- 195.

44. Капустина Л.Л., Поздняков Ш.Р. Микробиологическая характеристика некоторых урбанизированных водоемов г. Санкт-Петербурга / Водные экосистемы: трофические уровни и проблемы поддержания биоразнообразия. Вологда, 2008. С.60-63.

45. Карасев И.Ф. Распределение продольных скоростей течения в поймах и руслах рек / Труды ГГИ, вып.202. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. С.3-37.

46. Карасев И.Ф. Русловые процессы при переброске стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 288 с.

47. Карасев И.Ф. Речная гидрометрия и учет водных ресурсов. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 310 с.

48. Карасев И.Ф., Васильев A.B., Субботина Е.С. Гидрометрия. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 376 с.

49. Караушев A.B. Распределение скоростей и коэффициентов турбулентного обмена по вертикали/ Труды ГГИ, вып.2 (56). Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1947. С. 38-78.

50. Караушев A.B. Проблемы динамики естественных водных потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. 392 с.

51. Караушев A.B. Речная гидравлика. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 416 с.

52. Караушев A.B. Теория и методы расчета речных наносов. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 272 с.

53. Караушев A.B., Поздняков Ш.Р. К исследованию интенсивности турбулентности русловых потоков // Метеорология и гидрология. 1987. №11. С. 92-98.

54. Караушев A.B., Поздняков Ш.Р. Некоторые элементы турбулентной структуры русловых потоков / Труды ГГИ, вып. 349: JL: Гидрометеоиздат,1991. С. 46-53.

55. Квасов Д.Д., Семенович H.H. Симпозиум по истории озер Северо-Запада // Изв. ВГО. 1966. Т.98, вып.З. С.279-281.

56. Кинд Н.В., Кухаренко A.A. К вопросу об ориентировке галек в речном потоке / Записки Всесоюзного минералогического общества. Т.27 (1), 1948. С.67-76.

57. Клавен А.Б. Исследование структуры турбулентного потока / Труды ГГИ, вып.136. Л.:Гидрометеоиздат,1966. С.65- 76.

58. Клавен А.Б; Кинематическая структура турбулентного потока / Труды. ГГИ, вып. 147. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. С. 134-141.

59. Клавен А.Б. Некоторые свойства крупномасштабной русловой турбулентности/ Труды 4 Всесоюзного гидрологического съезда. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. С.252- 259.

60. Клавен А.Б. Оценка характеристик турбулентности русловых потоков/ Труды ГГИ, вып.278. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. С.36-43.

61. Клавен А.Б., Копалиани З.Д. Лабораторное исследование кинематической структуры турбулентного потока с сильно шероховатым дном/ Труды ГГИ, вып.209. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. С.67-90.

62. Клавен А.Б., Коковин В.Н. Опыт гидравлического моделирования донного рельефа/ Труды ГГИ, вып.337. Л.: Гидрометеоиздат,!990. С.109-123.

63. Кнороз B.C., Умаров А.Ю. Движение крупных донных наносов на горных реках в паводок и влияние его на характеристики турбулентности потоков / Движение наносов в открытых руслах. М.: Наука, 1970. С.91- 95.

64. Ковальчук М.В. Органические наноматериалы, наноструктуры и. нанодиагностика// Вестник РАН. 2003. Т.73, №5. С.405 -412.

65. Колосов В.А., Поздняков Ш.Р., Шувалова А.В. Система управления работами по оздоровлению водоемов Санкт-Петербурга/ Теория? и практика восстановления внутренних водоемов. СПб.: Лема, 2007. С. 198-201.

66. Кондратьев Н.Е., Попов И.В., Снищенко Б.Ф. Гидроморфологическая4 теория руслового процесса w перспективы ее развития/ Доклады секции русловых процессов Научного совета ГКНТ, вып.1. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. С.32-48.

67. Кондратьев С.А., Рябченко В.А., Коноплев В;Н., Поздняков Ш.Р., Шмакова. М.В: Формирование ливневых сбросов; части неочищенных сточных вод на очистных сооружениях Санкт-Петербурга // Изв РГО . 2006. Т.138 (4). С.47-54.

68. Международного экологического Форума "День Балтийского Моря". СПб., 2008. С.77-80.

69. Копалиани З.Д. Вопросы русловой динамики горных рек. Автореф. дисс. на соис. уч. степени канд. техн. наук . JL: ГГИ, 1972. 16 с.

70. Копалиани З.Д., Костюченко A.A. Расчеты расхода донных наносов в реках / Сборник работ по гидрологии № 27. СПб, 2004. С.25- 40.

71. Коркишко H.H., Кулиш Т.П., Крылова Ю.В. и др. Трансформация органического вещества Ладожского озера в условиях антропогенного эвтрофирования// Экологическая химия. 1995. Т.4, №4. С.288 -295.

72. Коркишко H.H., Кулиш Т.П., Петрова Т.Н. и др. Органическое вещество в воде Ладожского озера и процессы его трансформации // Экологическая химия. 2000. Т.9, №4. С.221 -229.

73. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1978. 832 с.

74. Костюченко A.A., Копалиани З.Д. Особенности труслового процесса и стока донных наносов малых рек/ Труды VI Всероссийского гидрологического съезда. Секция 6. М., 2006. С.44-49.

75. Костюченко Э.В.,Крошкин А.Н. О методике измерения стока влекомых наносов и скоростей течения воды на горных реках/ Вопросы гидротехники. Фрунзе: Кыргызстан, 1964. С.59-67.

76. Кравчишина М.Д. Взвешенное вещество Белого моря и его гранулометрический состав. М.: Научный мир, 2009. 264 с.

77. Кравчишина М.Д., Шевченко В.П. Первые определения гранулометрического состава взвеси Белого моря// Доклады РАН. 2005. Т.400, №3. С.387-391.

78. Красюков В.А., Степанов Б.С.О сейсмическом методе измерения водных и селевых потоков / Селевые потоки. Сб.З. 1983. С.88-94.

79. Кромер Р.К. Режим твердого стока рек юга Казахстана // Водные ресурсы. 1985. №6. С. 105-110

80. Крысанов Е.Ю., Павлов Д.С., Демидова Д.С. И др. Наночастицы в живой природе: что нам об этом известно? // Рос. Нанотехнологии. 2009. ТА, №7-8. С.24-25.

81. Кудерский JI.A. Возможные преобразования озер Северо-Запада и Севера Европейской части России в связи с климатическими изменениями./ Водные ресурсы суши в условиях изменяющегося климата/ СПб.: Наука, 2007. С.64 — 81.

82. Куличихин В.Г., Антонов C.B., Макарова В.В. и др. Нанокомпозитные гидроколлоидные адгезивы для биомедицинского применения// Рос.нанотехнологии. 2006. Т.1, №1-2. С. 170 182.

83. Кэди У. Пьезоэлектричество и его практическое применение. М.: Изд. иностранной литературы, 1949. 718 с.

84. Ладожское озеро. Атлас. СПб.: ИНОЗ РАН, 2002. 128 с.

85. Лапин . И.А., Красюков В.Н. Роль гуминовых веществ в процессах комплексообразования и миграции металлов в природных водах // Водные ресурсы. 1986. №1. С.134-135.

86. Линслей Р.К., Колер М.А., Паулюс Д.Л.Х. Прикладная гидрология. Л.: Гидрометеоиздат, 1962. 760 с.

87. Леви И.И. Динамика русловых потоков. Л.-М.: Гос. Энергетическое издательство, 1948. 224 с.

88. Лисицын А.П. Осадкообразование в океанах. М.: Наука, 1974. 438 с.

89. Лисицын' А.П. Процессы океанской седиментации. Литология и геохимия. М.: Наука, 1978.392 с.

90. Лисицын А.П. Процессы терригенной седиментации в морях и океанах. М.: Наука, 1991. 271 с.

91. Маккавеев В.М. Вопросы теории турбулентности и движения наносов / Труды ГГИ, вып. 100. Л.: Гидрометеоиздат, 1963. С.54- 87.

92. Маккавеев В.М. Турбулентные флуктуации при движении жидкостей и наносов/ Труды ГГИ, вып. 132. Л.: Гидрометеоиздат,1966. С. 5-17.

93. Меерович Л.Н., Поздняков Ш.Р. О применении эмпирических формул для определения коэффициента Шези в условиях горных рек/ Вопросы гидрологии суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. С. 167-170.

94. Меерович Л.Н.Поляков В.Ю., Поздняков Ш.Р. Оценки транспорта влекомых наносов Катуни // Водные ресурсы. 1995. Т.22, №1. С.35-41.

95. Методика измерения расхода наносов и изучения деформации речных русел и исследование твердого стока. Будапешт: Виздок,1972. 118 с.

96. Методические рекомендации по измерению и расчету стока влекомых наносов. Л.: ГГИ, 1982. 39 с.

97. Методические указания Управлениям гидрометслужбы № 67. Л.: Гидрометеоиздат, 1963. 110 с.

98. Методы изучения гидрологического режима водных объектов. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 392 с.

99. Мирцхулава Ц.Е. Размыв русел и методика оценки их устойчивости. М.: Колос, 1967. 180 с.

100. Мулюкова Н.Б. Рейхрудель А.Э., Наботов Д.Н. Исследование турбулентности малых горных потоков с повышенной шероховатостью дна // Метеорология и гидрология. 1970. № 8. С. 59-63.

101. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып.6, 4.1. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 384 с.

102. Науменко М.А., Каретников С.Г. Морфометрия и районирование глубин озера/ Ладожское озеро —-прошлое, настоящее, будущее. СПб.: Наука, 2002. С.16 59.

103. Никаноров A.M. Научные основы мониторинга качества воды/ СПб.: Гидрометеоиздат, 2005. С. 290 293.

104. Никитин И.К. Турбулентный русловой поток и процессы в придонной области. Киев: Наукова думка, 1963. 142 с.

105. Никитин И.К. Сложные турбулентные течения и процессы тепломассопереноса . Киев: Наукова думка, 1980. 238 с.

106. Осинцев С.Р. Тяжелые металлы в донных отложениях Катуни и верховьев Оби // Водные ресурсы. 1995. Т.22 (1). С.42-49.

107. Остроумов С.А. Новые научные дисциплины в системе экологических и биосферных наук: биохимическая экология и биохимическая гидробиология // Экологическая химия. 2009. Т.18, №2. С. 102-110.

108. Пальцев М.А., Киселёв В.И., Свешников П.Г. Нанотехнологии в медицине // Вестник РАН. 2009. Т.79, №7. С.627 642.

109. Папина Т.С., Артемьева С.С., Темерев C.B. Особенности миграции ртути в бассейне Катуни // Водные ресурсы. 1995. Т.22 (1). С.60-66.

110. Петухова Г.А. Зависимость объемного веса донных отложений от их гранулометрического состава/ Труды ГГИ, вып. 132 . Л.:Гидрометеоиздат, 1966. С. 82- 89.

111. Поздняков Ш.Р. К вопросу об эквивалентном руслоформирующем расходе воды / Труды ГГИ, вып. 283. Л.: Гидрометеоиздат,1982. С. 109-115.

112. Поздняков Ш.Р. Пьезоэлектрический способ измерения транспорта влекомых наносов горных рек/ Вопросы гидрологии суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. С. 172-178.

113. Поздняков Ш.Р. Методы измерения стока влекомых наносов// Метеорология и гидрология. 1986. № 12. С. 106-111.

114. Поздняков Ш.Р. Оценка расходов влекомых наносов горных рек путем измерения количества движения частиц/ Труды ГГИ, вып. 319. Л.:Гидрометеоиздат, 1986. С. 111 119.

115. Поздняков Ш.Р. Усовершенствование способов измерения и расчета расходов влекомых наносов горных рек/ Труды 4-ой Всесоюзной научной конференции «Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях». М., 1987. С.344.

116. Поздняков Ш.Р. Исследование начала движения наносов — вероятностно-детерминированный подход / Вопросы гидрологии суши. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 114-119.

117. Поздняков Ш.Р. Применение батометров для измерения расходов влекомых наносов.// Водные ресурсы. 1990. №4. С.145-148.

118. Поздняков Ш.Р. К вопросу о форме и ориентации крупнофракционных донных наносов в естественных потоках/ Вопросы гидрологии суши. Тезисы докладов конференции молодых ученых и специалистов. Л.: ГГИ, 1990. С.ЗЗ-35.

119. Поздняков Ш.Р. Исследование сальтации крупнофракционных наносов/ Труды ГГИ, вып. 349. Л.:Гидрометеоиздат, 1991. С. 54-62.

120. Поздняков Ш.Р. Исследование гранулометрического состава наносов водных объектов в нанометрическом диапазоне размеров/ Чистая'вода. Казань: Материалы докладов. Казань, 2011. С. 14-18.

121. Поздняков Ш.Р. Безопасность использования водных объектов и наномасштабные частицы в донных отложениях и взвешенных наносах/ Устойчивость водных объектов, водосборных и прибрежных территорий; риски их использования. Калининград, 2011. С. 285- 292.

122. Поздняков Ш.Р., Романовский В.В. Методы измерения транспорта влекомых наносов/ Труды ГГИ, вып. 297. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. С. 55-62.

123. Поздняков Ш.Р., Романовский В.В. Расчёт расхода крупнофракционных наносов и оценка погрешностей его измерения/ Тезисы докладов V Всесоюзного гидрологического съезда. Секция русловых процессов и наносов.-Л.: Гидрометеоиздат, 1986. С. 106-108.

124. Поздняков Ш.Р., Меерович Л.Н. Усовершенствованная модель транспорта крупнофракционных наносов/ Актуальные проблемы гидрометеорологии и контроля природной среды. Тезисы докладов Ленинградской областной конференции. Л., 1988. С.78.

125. Поздняков Ш.Р., Романовский В.В. Исследование и расчёт расхода влекомых наносов горных рек/ Труды V Всесоюзного гидрологического съезда. Т. 10., кн. 2. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. С. 54-61.

126. Поздняков Ш.Р., Меерович JI.H. Расчёт транспорта крупнофракционных наносов // Метеорология и гидрология. 1989. № 7. С. 85-92.

127. Поздняков Ш.Р., Цаленчук P.M. К вопросу о распределении по вертикали осредненных скоростей в горных потоках/ Труды ГГИ, вып. 337. JL: Гидрометеоиздат,1990. С. 16-25.

128. Поздняков Ш.Р., Гараев Т.Ф., Игнатьева Н.В., Лыскова У.С. Исследование самоочищения водного объекта в условиях сильного антропогенного воздействия // Экологическая химия. 2003. Т.12,вып.4. С.224-232.

129. Поздняков Ш.Р., Станиславская Е.В., Русанов А.Г., Игнатьева Н.В. Исследование экологического состояния озера Свинечное и разработка мероприятий по его оздоровлению/ Теория^ и практика восстановления внутренних водоемов. СПб.: Лема, 2007. С.264- 269.

130. Поздняков Ш.Р:, Минакова Е.А., Никитин О.В. Комплексный подход к решению < проблем восстановления отсеченной, излучины р. Казанка/ Чистая вода. Казань: Материалы докладов. Казань, 2010. С.275-278.

131. Поздняков Ш.Р., Рыбакин В.Н., Крюков Л.Н., Румянцев В.А. Наномасштабные объекты водоема/ В Монографии «Ладожское озеро». СПб, 2011 (в печати).

132. Поздняков Ш.Р., Крюков А.Н., Румянцев В.А. Исследование влияния дисперсности водных взвесей на токсичность «цветения» воды Ладожского озера // Доклады Академии наук. 2011. Том 440, №6. С.822-825.

133. Поляков В.Ю., Меерович Л.Н., Поздняков Ш.Р. Результаты измерений и расчета транспорта взвешенных наносов на р. Катуни / Вопросы гидрологии суши. Тезисы докладов конференции молодых ученых и специалистов. Л.: ГГИ, 1990. С.36-38

134. Попов К.И., Филиппов А.Н., Хуршудян С.А. Пищевые нанотехнологии // Российский химический журнал. 2009. Т.53, №2. С.86 — 97.

135. Прандтль Л. Гидроаэродинамика. М.: Иностранная литература , 1951. 576 с.

136. Прыткова М.Я. Научные основы и методы восстановления озерных экосистем при разных видах антропогенного воздействия. СПб.: Наука, 2002. 148 с.

137. Прыткова М.Я. Отечественный и зарубежный опыт производства дноуглубительных и дноочистительных работ в водоемах/ Теория и практика восстановления внутренних водоемов. СПб.: Лема, 2007. С.280-289.

138. Прыткова М.Я. Основные закономерности осадконакопления в водоемах и учет их при проектировании дноуглубительных и дноочистительных работ в водоемах / Теория и практика восстановления внутренних водоемов. СПб.: Лема, 2007. С.290-296.

139. Разумихин Н.В. Изучение ориентировки галек на модели речного русла // Вестник ЛГУ. 1963. № 24 (4). С.77-85.

140. Разумихин Н.В. Палеогеографические и гидрологические основы формирования аллювиальных россыпей. Л.: Изд. ЛГУ, 1982. 256 с.

141. Ременюк В.А. Исследование кинематической структуры потока и усовершенствование методики измерения расхода воды в открытых руслах. Автореф. дисс. на соис. уч. степени канд. техн. наук. Л.: ГГИ, 1983. 15 с.

142. Романовский В.В. Влияние формы частиц наносов и их ориентации в потоке на гидродинамическое сопротивление/ Труды ГГИ, вып. 175. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. С. 108-118.

143. Романовский В.В. Экспериментальное исследование гидравлической крупности наносов / Труды ГГИ, вып.191. JL: Гидрометеоиздат, 1972. 0.111136.

144. Романовский В.В. Исследование начальной скорости влечения частиц наносов / Труды ГГИ,вып.210. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. С. 130-150.

145. Романовский В.В. Исследование скорости перемещения влекомых наносов / Труды ГГИ,вып.242. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. С.71-81.

146. Романовский В.В., Капитонов Н.М. Фотографический метод гранулометрического анализа крупных наносов/ Труды ГГИ, вып. 156. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. С.64-79.

147. Романовский В.В., Капитонов Н.М. Методика и погрешности измерения расхода влекомых наносов по параметрам гряд/ Труды ГГИ, вып.283. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. С.93-108.

148. Романовский В.В., Поздняков Ш.Р. Развитие методов изучения движения влекомых наносов/ Проблемы современной гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. С.66-74.

149. Россинский К.И. Движение донных наносов/ Труды ГГИ, вып.160. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. С.102-139.

150. Россинский К.И., Дебольский В.К. Речные наносы. М.: Наука, 1980. 216 с.

151. Россинский К.И., Любомирова К.С. Механизм движения речных наносов/ Труды 4 Всесоюзного гидрологического съезда, т. 10. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. С.122- 131.

152. Румшинский Л.З.Элементы теории вероятностей. М.: Наука, 1970. 256 с.

153. Румянцев В.А., Поздняков Ш.Р., Латыпова В.З., Степанова Н.Ю., Минакова Е.А. Оценка экологического состояния излучины р. Казанки / Материалы всероссийской научной конференции. Казань, 2005. С. 477-478.

154. Румянцев В.А., Поздняков Ш.Р., Латыпова В.З., Степанова Н.Ю. Минакова Е.А. Восстановление внутригородских водоемов с использованием современных методов оптимизации// Журнал экологии и промышленной безопасности. Казань. 2007.№3 (33). С.17-18.

155. Румянцев В.А., Поздняков Ш.Р., Латыпова В.З., Степанова Н.Ю., Минакова Е.А. Методы оптимизации внутригородских водоемов (на примере отсеченной излучины р. Казанки)/ Эколого-географические исследования в Среднем Поволжье. Казань, 2008 . С.42-51.

156. Румянцев В.А., Алхименко А.П., Кудерский JI.A., Соболь И.А. Концепция и проект Федерального закона «Об охране Ладожского озера». СПб.: ИНОЗ РАН, ИПК «Прикладная экология», 2008. 1-10 с.

157. Румянцев В.А., Крюков Л.Н., Поздняков Ш.Р., Рыбакин-В.Н. Природные и техногенные нанообъекты Ладожского озера // Общество: Среда. Развитие. 2010. № 3. С.229 -233.

158. Румянцев В.А., Крюков Л.Н., Поздняков Ш.Р., Рыбакин В.Н. Новые аспекты мониторинга окружающей среды в условиях научно-технологического прогресса// Информационный бюллетень «Использование и.охрана природных ресурсов в России». 2010. № 6. С.42-45.

159. Румянцев В.А., Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р., Рыбакин В.Н., Крючков A.M., Моисеенков- А.И., Шмакова М.В., Ершова А.А.Экспериментальные исследования и моделирование формирования качества воды в реке Нева // Изв. РГО. 2010. Т. 142(2). С.4-31.

160. Румянцев В.А., Кондратьев С.А, Шмакова М.В.,, Ершова А.Л., Поздняков Ш.Р., Крючков A.M. Формирование качества воды в р. Неве/ Материалы Международного экологического форума «День Балтийского моря». СПб.,2010. С. 182-184.

161. Румянцев В.А., Крюков Л.Н., Поздняков Ш.Р., Жуковский A.B. Цианобактериальное «цветение» воды — источник проблем природопользования и стимул инноваций в России// Общество. Среда. Развитие. 2011. № 2. С.222-228.

162. Румянцев В.А., Крюков Л.Н., Поздняков Ш.Р., Рыбакин В.Н. Наномасштабные элементы лимнологии // Вестник РАН. 2011. №9: С.819-824.

163. Рустамов С.Г., Ахундов С.А. Исследование стока наносов рек Азербайджанской ССР/ Движение наносов в открытых руслах. М.: Наука, 1970. С.132- 135.

164. Рябченко В.А., Дворников А.Ю., Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р. Экспериментальные и теоретические исследования распространения сточных вод на акватории Невской губы/ Сборник тезисов 9-ой. Международной конференции «Aquaterra». СПб., 2006. С. 129-133.

165. Семенович Н.И. Стратификация донных отложений и условия осадкообразования в Ладожском озере // Известия ВГО. 1963. Т.95 (3). С.23-37.

166. Семенович Н.И. Донные отложения Ладожского озера. М.-Л.: Наука, 1966. 124 с.

167. Свальнов В.Н., Алексеева Т.Н. Гранулометрический состав осадков Мирового океана . М.: Наука, 2005. 296 с.

168. Снищенко Б.Ф. Копалиани З.Д. О скорости перемещения движения гряд в реках и лабораторных условиях/ Труды ГГИ, вып.252. Л.:Гидрометеоиздат, 1978. С.20-37.

169. Соловьев Н.Я. Регистратор движения крупных наносов/ Труды ГГИ, вып.172. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. С.90-95.

170. Соловьев Н.Я., Высоцкий Д.В. Оценка влияния пульсаций скорости течения на показания гидрометрических вертушек./ Труды ГГИ, вып.325. Л.:Гидрометеоиздат, 1988. С.73-81.

171. Стахеев А.Ю., Машковский И.С., Баева Г.Н. и др. Специфика каталитических свойств нанесенных наночастиц палладия, в гетерогенно-каталитических реакциях// Российский химический журнал. 2009. Т.53, №2. С.68-78.

172. Сток наносов, его изучение и географическое распределение. Под ред. А.В.Караушева. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 240 с.

173. Субетто Д.А. Строение, особенности и история формирования донных отложений / Ладожское озеро — прошлое, настоящее; будущее. СПб.: Наука, 2002. С.122— 136.

174. Субетто Д.А., Рыбалко А.Е., Спиридонов М.А. Ладожское озеро. Общая характеристика донных отложений/ История Ладожского, Онежского, Псковско- Чудского озер, Байкала и Ханки. Л.: Наука, 1990. С.37- 42.

175. Субетто ДА., Сегеева Л.В., Крыленкова Н.Л. Геохимическая характеристика донных отложений озера/ Ладожское озеро — прошлое, настоящее, будущее. СПб.: Наука, 2002. С.136—147.

176. Сумароков B.C. Опыт учета стока донных наносов крупных фракций с использованием отстойников головных сооружений оросительных систем/ Труды ГГИ, вып.90. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. С.80-102.

177. Талмаза- В.Ф. Некоторые особенности движения влекомых наносов на реках горно- предгорной зоны/ Динамика и термика рек. М.: Стройиздат, 1973. С.317-325.

178. Талмаза В.Ф. Крошкин А.Н. Гидроморфометрические характеристики горных рек. Фрунзе: Кыргызстан, 1968. 204 с.

179. Ткачук В.А. Нанотехнологии и медицина // Рос. Нанотехнологии. 2009. Т.4, №7-8. С.9 11.

180. Тодуа П.А. Метрология в нанотехнологии // Рос. Нанотехнологии. 2007. Т.2, №1-2. С.61-69.

181. Третьяков-Ю. Д., Гудилин Е.А. Основные направления фундаментальных и ориентированных исследований в области наноматериалов// Успехи химии. 2009. Т.78, №9. С.867 887.

182. Трубецкой К.Н., Галченко Ю.П., Замесов Н.Ф.,Родионов В.Н., Куликов В.И. Структура техногенно-измененных недр при их использовании // Вестник РАН: 2000. Т.70,№11. С.969-975.

183. Трубецкой К.Н., Викторов С.Д., Галченко Ю.П., Одинцев В.Н. Техногенные минеральные наночастицы как проблема освоения недр// Вестник РАН. 2006. Т. 76, №4. СЗ18-332.

184. Указания по расчету стока наносов. ВСН 01-73. Л.:. Гидрометеоиздат, 1974. 29 с.

185. Умаров А.Ю. Движение донных наносов на горных реках Средней Азии в паводок/ Селевые потоки и горные русловые процессы. Ереван: Издательство АН Армянской ССР, 1968. С. 127-134.

186. Усенков С.М. Гранулометрия поверхностных донных отложений Ладожского озера//Вестник СПГУ. 1993. Сер.7, вып.З (№21): С.48-57.

187. Усенков С.М. Особенности современного седиментогенеза в Ладожском озере // Литология и полезные ископаемые. 2003 .№1. С. 15-26.

188. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии; Л.: Химия, 1984. 368 с.

189. Фрумин Г.Т. Методы оценки качества воды по. гидрохимическим показателям/ Водные объекты Санкт-Петербурга. СПб.: Символ, 2002. С.20 — 29.

190. Хайкин С.Э. Физические основы механики. М.: Наука, 1971. 752 с.

191. Хмаладзе Г.Н. Некоторые соображения о соотношении между расходами влекомых и взвешенных наносов / Труды ЗакНИГМИ, вып.37. 1970. С. 76-84.

192. Хмаладзе Г.Н. Выносы наносов реками Черноморского побережья Кавказа. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 167 с.

193. Хмаладзе Г.Н. К вопросу расчета среднемноголетнего годового стока влекомых (донных) наносов / Труды ЗакНИГМИ, вып.72 (78). 1980 . С. 99-105.

194. Чеботарев А.И. Общая гидрология. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 544 с.

195. Шамов Г.И. Формулы для определения предельной скорости и расходов донных наносов/ Труды ГГИ, вып.36 (90). Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1952. С.3-17.

196. Шамов Г.И. Речные наносы. Л.: Гидрометеоиздат, 1959. 378 с.

197. Штельцер К. Изучение движения донных наносов с помощью радиоактивных изотопов на естественных водотоках/ Будапешт: НИИВХ, 1968. С.14-17.

198. Ackers P.,White W.R. Sediment transport: new approach and analysis // J.Hydraulics Div, ASCE. 1973.Vol.99, N11. P.2041-2060.

199. Adams J. Sediment loads of North Jsland rivers, New Zealand- a* reconnaissance // J. Hydrology, New Zealand . 1979. Vol.18, № 1. P.36 — 49.

200. Aitken R.J., Hankin S.M., Ross B. e.a. EMERGNANO: A revies of completed and near completed environment, health and safety research on nanomaterials and nanotechnology. Report'- 2009. V.9, № 1.

201. Alekseyev L.P., Meerovich L.N., Pozdnyakov S.R., Polyakov V.Y. Study of suspended sediment transportation in the large mountain river Katun, Siberia / Erosion* and Sediment Transport Monitoring Programmes in River Basins. Oslo, 1992. P. 1-4.

202. Ashmore P.E. Bed load transport in braided gravel-bed stream models/ Earth Surface Processes and Landforms, Chichester, U.K. 1988. P.677-695.

203. Benedict P.C. Equipment for investigations of fluvial sediment // JHD ASCE.-1979. Vol.105, N3. P.163-170.

204. Bridge J.S., Dominic D.F. Bed load grain velocities and sediment transport rates// Water Res. 1984. Vol.20, N4. P.476- 490.

205. Buzea C., Blandino I.I.P., Robbie K. Nanomaterials and nanoparticles: Sources and toxicity// Biointerphases. 2007. Vol.2, №4.

206. Einstein H.A. The bed-load function for sediment transportation in open channel flows / US Dept. of Agricultura, Soil Conservation Service. Washington: Tech. Bulletin N 1026, 1950.

207. Einstein H.A., Barbarossa N.L. River channel roughness // Trans. ASCE. 1952. P.1121-1132.

208. Field manual for research in agricultural hydrology. US Department of agriculture: Agriculture handbook 224, 1979. 550 p.

209. Graf W.H.Hydraulics of sediment transport/ New York: Mc Graw-Hill Inc., 1971. 513 p.

210. Griffiths G.A., Hicks D.M. Transport of sediment in mountain streams; performance or a measurement system during a two year storm // J. Hydrology, New Zealand. 1980. Vol.19, № 2. P.131-136.

211. Heng Seng Low. Effects of sediment density on bed-load transport // Jour. Of Hydr. Eng. 1989.Vol. 115, N1. P. 124-137.

212. Hinrich H. Bedload measurement by means of bottom plates and bedload samplers with hydrophone attachments/ Proc.of the Koblens Sympos., UNESCO (WMO). 1970.Vol.2. P. 544- 549.

213. Johnson G.W., Engleman R.L., Smith J.P., Hanson C.L. Helley-Smith bedload sampler // JHD ASCE. 1975. Vol. 103, N10. P. 1217-1227.

214. Kellerhals R., Bray D.I. Sampling procedures for coarse fluvial sediments// JHD ASCE .1971. Vol.97, N8. P.l 165- 1180.

215. Kjeldsen O. Material-transportun dersokelser I Norske Bre- Elter. Rapp.// Hydrol. avd. Vassdragsdiz. 1979. N3. 39 p.

216. Kopaliani Z.D. Problem of changing sediment transport regime in rivers in water projects and river management / International Workshop "Aspects and Impacts of a Changing Sediment Regime"/ AIT: Bangkok, Thailand, 1998. P.l 15-121.

217. Kopaliani Z.D. Problem of bed load discharge assessment in rivers / Proc. 10th International Symposium on River Sedimentation. Moscow, 2007. Vol. 3. P. 175181.

218. Maiti P., Batt C.A., Giannelis E.P. New Biodegradable Polyhydroxbutyrate. Layered Silicate Nanocomposites.// Biomacromolecules, 2007, V.8, № 11. — P.3393' -3400.

219. McCave I. N., Syvitski J.P.M. Principles and methods of geological particle size analysis/ Principles, methods and application of particle size analysis. Ed. J.P.M. Syvitski Cambridge Univ. Press. 1991. P.3- 21.

220. Measurement of river sediments. Operational hydrology, report N16. Geneva: Secretariat of the WMO. 1981. 61 p.

221. Murphy P.J., Amin M.I. Compartment sediment trap // JHD ASCE. 1979. Vol.105, N5. P.489-500.

222. Oberdoster G., Stone V., Donaldson K. Toxicology of nanoparticles: A historical perspective // Nanotoxicology. 2007. V.l, №16.

223. Rathbun R.E., Nordin C.F. Tracer studies of sediment transport processes // JHD ASCE. 1971. Vol.97, N9. P. 1305-1316.

224. Rumyanzev V.A., Pozdnyakov S.R., Latypova V.Z., Stepanova N.Yu., Minakova E.A. The modern ecological state of the cutting part of the river Kazanka // Environmental radioecology and applied ecology. 2005. Vol.11, N3. P. 27 — 31.

225. Schlatte H. Anwendung einer akustischen Geschiebemes-smethode an der Moll / Bratislava: XII Konferenz der Donaulancier über Hydrologische Vorhersagen , 1984. P.4-5-1 -4-5-9.

226. Sediment sampling in Australia. Canberra: Australian Water Resources Council, 1969. 47 p.

227. Sediment transportation mechanics: Sediment discharge formulas // JHD ASCE.1971. Vol.97, N4. P.523-567.

228. Shen H.W. Hans A.Einstein's contribution in sedimentation // JHD ASCE. 1975. Vol.101, N5. P.469-488.

229. Sheng N., Boyce M.C., Parks D.M. e.a. Maltiscale micromechanical modeling of polymer/clay nanocomposites and the effective clay particle // Polimer, 2004. Vol.45, № 2. P.487 506.

230. Shvidchenko A.B., Kopaliani Z.D. Modelling of Bed Load transport in Gravel-Bed Laba River// Journal ofHydr. Eng., ASCE. 1998. Vol.124, N 7. P.778-785.

231. Shvidchenko A.B., Kopaliani Z.D. Macroturbulent structure of open-channel flow // Water Resources Reseach. 2001. Vol.37, N 3. P.709- 719.

232. Stelczer K. Bed-load transport. Littleton, Colorado: Water Resources Publication, 1981.295 p.

233. Talapatra S.C., Grosh S.N. Insipient motion criteria for flow over a mobile bed sill / Proc. Of the Second International Symposium on river sedimentation. Nanjing: Water Resources and Electric Pover Press, 1983. P.459- 471.

234. Thompson S.M. Transport of gravel by flows up to 500 m /s, Ohau River, Otago, New Zealand // Journal Hydraulic Resources . 1985. Vol. 23, N3. P. 285303.

235. Usenkov S.M. Bottomsediment in the pollution control program for Lake Ladoga/ Workshop Proceedings of 2006 World Water Week in Stockholm. Stockholm, 2006. P.120-123.

236. Wang S.S.Y. River sedimentation and morphology modeling the State of the art and future development / Proc. of the 9 International Symposium on river sedimentation. Yichang China, 2004. P.71-94.

237. Warburton J., Davies T. Variability of bed load transport and channel morphology in a braided river hydraulic model./ Earth Surface and landforms. Chichester, U.K.- 1994.- p.403-421.

238. Yalin M.S. Mechanics of sediment transport. Pergamon : Oxford , 1972 . 290 P

239. Yalin M.S. River models with a movable bed/ International Symposium on River Mechanics. Vol.3. Bangkok, Thailand. 1973. P.l 1-24.

240. Yang C.T. Sediment Transport Theory and Practice. NY: The Mebraw-Hill Companies, Inc., 1996. 395 p.

241. Young W.J., Davies T.R. Prediction of bed load transport rates in braided rivers: a hydraulic model study // J. Hydrology, Wellington, New Zealand. 1990. N 29(2). P.75-92