Лёд и Снег · 2022 · Т. 62 · № 2

УДК 556.048

DOI: 10.31857/S2076673422020127, EDN: EOXDYT

Динамика и пространственное распределение снегозапасов в крупном городе

в бассейне Волги (на примере Нижнего Новгорода)

Институт географии РАН, Москва, Россия

*yasisergej@yandex.ru

Dynamics and spatial distribution of snow storage in a large city in the Volga River basin

(the case study of Nizhny Novgorod)

S.V. Yasinskiy*, M.V. Sidorova, M.B. Alieva, R.A. Chernov, A.N. Narykov

Institute of Geography, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

*yasisergej@yandex.ru

Received September 9, 2021 / Revised December 17, 2021 / Accepted December 23, 2021

Keywords: snow storage, monitoring, statistical characteristics, landscape structure, catchments, snow melting.

Summary

Processes of formation and melting of snow cover in large cities remain poorly studied, for example, one

of those is Nizhny Novgorod, the largest city in the Volga River basin. Using the relationship between the

amount of precipitation, falling over the cold season, and the snow storage, formed on the whole territory

of the city, that was built taking account of the influence of thaws, a continuous series of values of the snow

water equivalent (snow storage) for the time of the snowmelt beginning was restored for the period 1965-

2019. Thaws were taken into account through the use of the sums of positive air temperatures for the cold

period, calculated for each individual year of observation. During the period under consideration, the maxi-

mum snow storage occurred in 2011, while the minimum - in 1998; and it was close to the average value in

1973. Field snow-measuring surveys in the city and its environs, carried out in 2020, showed that the classical

notion of the snow-storm transport is not true in the urban landscapes rather than in the environs. The use of

the results of field snow surveys performed in different parts of the city in 2021, as well as the statistical char-

acteristics of the above series of snow storage values, allowed estimating the distribution of the snow water

equivalent in catchments of six small rivers in the city Nizhny Novgorod. The assessment is detailed for dif-

ferent types of urban landscapes and for years of different snow conditions, including the extreme ones.

Citation: Yasinskiy S.V., Sidorova M.V., Alieva M.B., Chernov R.A., Narykov A.N. Dynamics and spatial distribution of snow storage in a large city in the Volga River

basin (the case study of Nizhny Novgorod). Led i Sneg. Ice and Snow. 2022, 62 (2): 217-226. [In Russian]. doi: 10.31857/S2076673422020127, edn: eoxdyt.

Поступила 9 cентября 2021 г. / После доработки 17 декабря 2021 г. / Принята к печати 23 декабря 2021 г.

Ключевые слова: снегозапасы, мониторинг, статистические характеристики, ландшафтная структура, водосборы, снеготаяние.

На основе метеорологических характеристик (включая данные о зимних оттепелях) восстановлены

отсутствующие значения в ряду снегозапасов на начало весеннего снеготаяния в г. Нижний Нов-

город с 1965 по 2019 г. Оценена однородность этого ряда с помощью критериев Фишера и Стью-

дента, рассчитаны основные статистические характеристики, а также определена теоретическая

функция распределения вероятностей, удовлетворительно аппроксимирующая эмпирическую

кривую вероятностей снегозапасов. С использованием результатов полевых снегомерных работ,

выполненных в разных частях города в 2021 г., а также статистических характеристик многолетнего

ряда снегозапасов на начало весеннего снеготаяния оценено пространственное распределение

запаса воды в снежном покрове для шести водосборов малых рек города, в том числе и для распо-

ложенных в их пределах территорий с различным видом подстилающей поверхности для каждого

года исследуемого ряда.

Введение

сти. Исследования многих авторов показали, что

в сильно урбанизированных районах снег тает

Рост антропогенных нагрузок, начавшийся

раньше и стекает быстрее, чем в парках и лес

в середине ХХ в., вызвал необходимость анали

ных массивах, поскольку более сильное длинно

за их влияния на все компоненты природной

волновое излучение сочетается с уменьшенным

среды, в том числе и на снежный покров, кото

альбедо снега [1], т.е. режим залегания и таяния

рый представляет собой отличный индикатор

снега в городах значительно отличается от есте

выявления зон их распространения и мощно

ственного [2]. В работе [3] показано, что пико

 217 

Снежный покров и снежные лавины

вый сток в городах холодных регионов обычно

ским хозяйством, в том числе в наиболее сложный

связан с весенним снеготаянием. Таким обра

зимне-весенний период года, реализовывать при

зом, накопление и таяние снега имеют решаю

родоохранную политику и прогнозировать её эф

щее значение при проектировании систем или

фективность для улучшения качества окружающей

сооружений для управления ливневыми стока

среды и жизни населения в городах.

ми. В Северной Скандинавии и других холодных

Один из примеров крупного города в бассей

регионах системы сточных и ливневых вод были

не Волги, где отсутствует геоэкологический мо

построены в соответствии со стандартами, уста

ниторинг, в том числе и мониторинг снежного

новленными для климата с преобладанием дож-

покрова, - Нижний Новгород. Этот город рас

девого стока. Это приводит к тому, что город

положен в месте слияния двух крупнейших рек

ские дренажные системы часто не справляются с

Восточно-Европейской равнины - Волги и Оки,

большими объёмами талой воды, которые могут

на границе лесной и лесостепной ландшафтных

быть в течение нескольких недель [4, 5]. Имен

зон. Волга здесь зарегулирована, и город стоит,

но изучение стока талых вод в городских райо

по сути, на берегу Чебоксарского водохранили

нах имеет важное значение для моделирования

ща. Площадь города - около 460 км², числен

и проектирования надёжных дренажных систем.

ность населения - 1,3 млн человек. На террито

В настоящее время используют физическо-мате

рии города формируется сток семи малых рек,

матическое моделирование процессов накопле

впадающих в Оку и Чебоксарское водохрани

ния и таяния снега в городских условиях [6, 7].

лище. Поверхность города представляет собой

Кроме того, снег в условиях городского ан

мощный источник диффузного загрязнения.

тропогенного загрязнения может накапливать

Зимой в каждом районе города загрязнённый

зимой различные вещества, высвобождая их во

снег, убранный с улиц, складируется на поли

время весеннего таяния снега, что приводит к

гонах, а затем, во время снеготаяния, никак не

высокой нагрузке загрязняющими веществами

очищаясь, поступает в почву и городские реки,

в короткий весенний период [8]. Необходимость

формируя локальные диффузные источники за

расчёта стока загрязняющих веществ с террито

грязняющих веществ. На реках города отсутству

рий городов в водные объекты также делает ак

ют гидрохимические и гидрологические посты

туальными оценку весеннего стока и особенно

мониторинга Росгидромета. Отбор проб воды

стей формирования снегозапасов на территории

проводится Горкомэкологией г. Нижний Нов

города. Глобальные и региональные изменения

город в случае фиксируемых аварийных сбросов.

климата существенно трансформировали струк

Периодически качество воды в городских водных

туры гидрологического цикла речных водосбо

объектах анализируют научные и образователь

ров на всей территории РФ. В результате значи

ные учреждения города [11, 12]. Однако в целом

тельно сократился объём весеннего половодья,

проблемы формирования гидролого-геохимиче

но при этом увеличился приток в реки подзем

ского стока с территории этого города практи

ных вод и вод дождевых паводков в летне-осен

чески не изучены, а следовательно, никто точно

ние периоды [9, 10]. Этот факт также указывает

не знает, сколько воды и загрязняющих веществ

на необходимость уточнения и развития наших

формируется на его территории в разные фазы

представлений о формировании весеннего стока

гидрологического года и в разные по водности

в современных условиях.

годы, сколько поступает в существующую здесь

Отметим, что постоянный мониторинг снеж

сеть малых рек и с их стоком и с территории са

ного покрова - измерение его характеристик (тол

мого города - в Чебоксарское водохранилище.

щины и плотности), оценка запаса воды в нём в

Задача настоящей работы - определение

зимний период и на начало снеготаяния, опреде

особенностей формирования снегозапасов к на

ление степени его загрязнения химическими эле

чалу весеннего снеготаяния на различных ланд

ментами - ни в одном городе Российской Федера

шафтах в городских условиях как источника по

ции не проводится. Между тем отсутствие такого

ступления талых вод для всего города Нижний

мониторинга на урбанизированных территориях

Новгород, а также их пространственного рас

(в более широком плане - геоэкологического) не

пределения по водосборам основных городских

позволяет научно-обоснованно управлять город

малых рек с учётом разных по снежности лет.

 218 

С.В. Ясинский и др.

Исходные данные и методика исследований

ках размером в среднем 100 × 200 м, приурочен

ных к разным водосборам рек Нижнего Нов

В качестве исходных данных был выбран

города. Из этих шести площадок три выбраны

определённый набор показателей.

для открытой местности, а три - для залесён

1. Суммы осадков и температуры воздуха,

ной (парки, сады). Полевые снегомерные ра

рассчитанные по ежедневным значениям за хо

боты проведены 28 февраля - 4 марта 2021 г.

лодный период года, ежегодные величины запа

на момент формирования максимальных в этом

сов воды в снеге на начало снеготаяния (мм в.э.),

году снегозапасов. Расположение этих площадок

полученные на агрометеостанции «Нижний

на территории города Нижний Новгород приве

Новгород» с 1965 по 2019 г. [13]. При этом с 1977

дено на рис. 1, а основные результаты измере

по 1995 г. и с 2001 по 2004 г. данных по снегоза

ний толщины снежного покрова и запаса воды в

пасам на начало весеннего снеготаяния не было,

нём - в табл. 1. Число точек измерения толщи

что потребовало их восстановления для получе

ны снега составляло 50-80 на каждой площадке.

ния полноценного ряда.

Плотность измерялась в каждой 10-й точке.

2. Результаты полевых измерений толщи

3. По данным космических снимков со спут

ны и плотности снега и расчётов запасов воды

ников Sentinel-2 за 2019 г. с пространственным

в снеге на шести экспериментальных площад

разрешением 10 м была выявлена ландшафтная

Рис. 1. Расположение площадок проведения снегомерных съёмок в г. Нижний Новгород (февраль-март

2021 г) (1) с обозначением административных границ (2), рек (3, 4), озёр и водохранилищ (5)

Fig. 1. Location of snow survey sites in Nizhny Novgorod (February-March 2021) (1) with designation of adminis

trative boundaries (2), rivers (3, 4), lakes and reservoirs (5)

 219 

Снежный покров и снежные лавины

Таблица 1. Средние толщина снега, плотность и запас воды (по данным снегомерной съёмки в г. Нижний Новгород в

феврале-марте 2021 г.); номера точек см. на рис. 1

Номера точек, адрес и бассейн реки

Характеристики

Сормовский

долина р. Ле

парк Дубки

Щелоковский

ул. Радионова,

поле около

парк (лес),

винка (поле),

(лес),

хутор (лес),

д. 45 (поле),

д. Утечино (поле),

р. Левинка

р. Борзовка

р. Старка (Рахма)

р. Рахма

Толщина снега на

66,7

64,3

89,2

70,1

площадке, см

Плотность снега на

0,18

0,19

0,15

0,14

0,13

площадке, кг/м³

Запас воды в снеге,

120,1

122,2

127,56

132,0

121,9

91,1

мм в.э.

структура основных водосборов малых рек горо

получены суточные данные температур возду

да и определена площадь каждого ландшафта на

ха за период залегания снега за каждый отдель

их территории.

ный год, из этих данных выделены дни с поло

В настоящей работе использовались стати

жительными значениями температур, а затем

стические и картографические методы, в том

посчитана сумма положительных суточных тем

числе ГИС-технологии, а также метод географи

ператур за весь холодный период. Также вычис

ческих аналогий и сопоставлений.

лена сумма осадков за холодный период каждого

года. Полученные величины сумм осадков и по

ложительных температур воздуха использованы

Результаты исследований

для вычисления величины снегозапаса на нача

ло весеннего снеготаяния следующим образом:

Построение зависимости снегозапасов на на-

S = ∑X - k∑T₀,

чало снеготаяния от осадков холодного периода.

Основной источник формирования снегозапа

где ∑X и ∑T₀ - соответственно суммы осадков и

сов - твёрдые осадки холодного периода. Однако

положительных температур воздуха за холодный

использовать данные только о суммах этих осад

период года; k - коэффициент стаивания - снег

ков для восстановления отсутствующих данных о

(в водном эквиваленте), который стаивает на

снегозапасах нельзя, так как в течение холодного

каждый градус положительной температуры воз

периода, особенно в последнее время, часто воз

духа за одни сутки, мм/°С.

никают оттепели, когда выпавшие осадки частич

В простейших аппроксимациях коэффици

но тают и учесть их уменьшение в это время до

ент стаивания считается величиной постоянной.

вольно трудно. Кроме того, за холодный период

В настоящей работе использован коэффициент

снег заметно уплотняется и его плотность к нача

стаивания равный 5 мм/°С. В различных литера

лу снеготаяния становится больше, чем у свеже

турных источниках отмечается, что для районов

выпавшего снега. Для восстановления ряда сне

с многоснежными зимами, примерно для тер

гозапасов в Нижнем Новгороде за многолетний

ритории к северу от 54-55° с.ш., коэффициент

период на начало снеготаяния была построена и

стаивания k равен в среднем именно этому зна

использована следующая зависимость:

чению [14, 15]. Приведём расчётное выражение:

S = f (∑X, T₀),

(1)

S = 0,83∑X - 12,3,

(2)

где S - величина снегозапасов на начало весен

где ∑X - сумма осадков за холодный период с

него снеготаяния; Х - значение осадков за хо

учётом коэффициента стаивания, мм.

лодный период года; T₀ - положительные тем

С использованием зависимости (2) (рис. 2)

пературы воздуха в этот период.

были восстановлены отсутствующие данные и

При построении зависимости (1) учитыва

сформирован обобщённый ряд максимальных сне

лось изменение снегозапасов во время оттепе

гозапасов в г. Нижний Новгород за многолетний

лей за каждый год наблюдений. Для этого были

период (рис. 3) и определены его статистические

 220 

С.В. Ясинский и др.

Рис. 2. Зависимость снегозапасов на начало

снеготаяния от суммы общих осадков за хо

лодный период года по данным за 1966-

2019 гг. с учётом стаивания снега во время от

тепелей по материалам метеостанции «Ниж

ний Новгород» с указанием линии тренда (1)

Fig. 2. Dependence of snow reserves at the be

ginning of snow melting on the total precipitation

for the cold period of the year according to data

for the period 1966-2019 years, taking into ac

count snow melting during thaws, according to

the materials of the «Nizhny Novgorod» meteo

rological station, the trend line (1)

параметры. Аналогичный подход, т.е. учёт влияния

как правило, используют критерий Стьюдента

положительной температуры воздуха во время от

(t-критерий) о равенстве средних значений двух

тепелей на уменьшение снегозапасов на террито

отрезков ряда и Фишера (F-критерий) о равен

рии Русской равнины, был использован при раз

стве их дисперсий [18]. Для расчёта этих крите

работке более сложного алгоритма их расчёта [16].

риев обобщённый ряд снегозапасов разбивался

Анализ однородности ряда снегозапасов в Ниж-

на два: с 1966 по 1995 г. и с 1996 по 2019 г. При

нем Новгороде на начало снеготаяния. Для ис

нимался 5%-й уровень значимости. Результаты

пользования полученного ряда данных о вре

расчётов критериев однородности ряда пока

менных изменениях снегозапасов в Нижнем

зывают, что по критерию Стьюдента (расчётное

Новгороде в статистических расчётах его не

значение - 0,4, критическое - 2,0), как и по

обходимо проверить на однородность, т.е. от

критерию Фишера (расчётное значение - 1,5,

сутствие систематических различий между ре

критическое - 1,9), расчётные значения меньше

зультатами наблюдений за разные промежутки

критических, поэтому ряд снегозапасов в Ниж

времени на протяжении исследуемого периода

нем Новгороде - однородный как по выбороч

наблюдений. Для оценки ряда на однородность,

ным средним, так и по дисперсиям.

Рис. 3. Динамика снегозапасов на начало снеготаяния с учётом стаивания снега в период оттепелей холодно

го времени года в Нижнем Новгороде за период 1966-2019 гг. по данным метеостанции «Нижний Новгород»

и расчётным данным с указанием линии тренда (1)

Fig. 3. Dynamics of snow reserves at the beginning of snow melting during thaws of the cold season in Nizhny

Novgorod for the period 1966-2019 years according to the «Nizhny Novgorod» meteorological station and calculated

data, indicating the trend line (1)

 221 

Снежный покров и снежные лавины

Рис. 4. Эмпирическая функция распределения вероятности снегозапасов на начало весеннего снеготаяния в

Нижнем Новгороде (1) и её аппроксимация теоретическим распределением С.Н. Крицкого и М.Ф. Менке

ля (2) (при коэффициенте асимметрии Cs равном коэффициенту вариации C_v)

Fig. 4. The empirical distribution function of the probability of snow storage at the beginning of spring snow melting

in Nizhny Novgorod (1) and its approximation by the theoretical distribution S.N. Kritsky and M.F. Menckel (2) (with

the asymmetry coefficient C_s equal to the coefficient of variation C_v)

Построение функции распределения вероятно-

Расчётное значение критерия согласия при

стей максимальных снегозапасов в Нижнем Новгоро-

уровне значимости 95% составляет 0,58, при

де. На рис. 4 приведена совмещённая эмпирическая

критическом значении - 1,36. Поскольку рас

функция распределения вероятностей ряда снего

чётное значение меньше критического, следу

запасов на начало весеннего снеготаяния в Ниж

ет признать, что эмпирические распределения

нем Новгороде, аппроксимированная трёхпарамет-

снегозапасов соответствуют выбранной теоре

рическим гамма-распределением С.Н. Крицкого

тической функции распределения вероятностей.

и М.Ф. Менкеля. Использование аналитической

Заметим, что среднее значение снегозапасов,

кривой распределения позволяет сглаживать эм

равное 136 мм в.э., приходится на 50%-ю обе

пирическое распределение, выделяя при этом наи

спеченность, т.е. распределение максимальных

более закономерные черты рассматриваемой ста

снегозапасов почти симметричное.

тистической совокупности и исключая случайные

Пространственное распределение снегозапа-

флуктуации эмпирических данных [17]. Для оценки

сов по территории Нижнего Новгорода. По ито

соответствия эмпирической кривой распределения

гам полевых измерений толщины и плотности

снегозапасов теоретической функцией распределе

снега и расчётов запасов воды в снеге на шести

ния С.Н. Крицкого и М.Ф. Менкеля использовался

экспериментальных площадках, приуроченных

критерий согласия Колмогорова-Смирнова [18]:

к разным водосборам рек Нижнего Новгорода,

и данным площадей водосборов шести рек го

Λ = D n^½,

рода были рассчитаны величины снегозапасов

где Λ - расчётное значение критерия согласия

на каждом типе ландшафта водосборов. Резуль

Колмогорова; n - объём совокупности; D - кри

таты приведены в табл. 2. Для выявления зако

терий, выражающий наибольшее по абсолютной

номерностей изменения снегозапасов по терри

величине расхождение между эмпирической и

тории Нижнего Новгорода использовался метод

теоретической функциями распределения и

географических аналогий и сравнений. Приме

имеющий следующий вид:

нительно к данной задаче сущность метода за

ключалась в следующем. Имелись результаты

D = maxǀP*(x) - P(x)ǀ,

расчёта снегозапасов по данным снегомерных

где P*(x) - эмпирическая функция распределения;

измерений 2021 г. на открытых и залесённых

P(x) - теоретическая функция распределения.

территориях города. По многолетнему ряду ди

 222 

С.В. Ясинский и др.

Таблица 2. Распределение снегозапасов для разных типов ландшафтов (числитель, мм в.э.) на водосборах рек в преде-

лах Нижнего Новгорода с указанием их площадей для этих типов ландшафтов (знаменатель, площадь, км³) на начало

снеготаяния в 2021 г.

Типы ландшафта

Реки (в скобках дана общая

малоэтажная

с высокой долей

площадь водосбора, км³)

залесённый

открытый

застройка

непроницаемых поверхностей

Рахма (23,6)

132/3,7

91/1,7

112/10

109/8,2

Левинка (7,5)

120/0,7

122/0,1

121/0,2

119/6,5

Черная (77,1)

120/50,3

122/3,9

121/16,8

119/6,1

Хальзовка (7,9)

120/0,7

122/0,03

121/3,9

119/3

Ржавка (18,2)

128/1,9

122/0,4

125/2,6

122/13,3

Борзовка (56,3)

128/14,6

122/1,6

125/13,2

122/26,9

намики снегозапасов на начало весеннего снего

сокой долей непроницаемых поверхностей при

таяния для всего города были определены годы

нималось, что часть снега вывозится с террито

с максимальным (262 мм в.э. - 2011 г.), мини

рии города на полигоны за городом. На сайте

мальным (26 мм в.э. - 1998 г.), близкому к сред

мэрии Нижнего Новгорода приведена следую

нему по снежности значению (136 мм в.э.) году

щая информация об объёмах снега, вывозимого

(137 мм в.э. - 1973 г).

с исследуемых водосборов: к концу марта 2019 г.

Для водосборов шести рек и отдельных типов

из города вывезено 1 млн 230 тыс., за всю зиму

городских ландшафтов, указанных в табл. 2, рас

2018 г. было убрано 1 млн 50 тыс., в 2016 г. -

считаны снегозапасы за разные по снежности

550 тыс., а в 2015 г. - 500 тыс. м³снега [19].

годы, исходя из следующих допущений. Для во

Исходя из этих данных, был рассчитан объём

досбора каждой реки и каждого типа ландшаф

снега, вывозимого с исследуемых водосборов.

та в него входящего (см. табл. 2) по измеренным

Предполагалось, что снег вывозится только с

данным снегозапасов этого года были получе

территории города с высокоэтажной застрой

ны переводные коэффициенты, которые пред

кой (территории с высокой долей непроница

ставляли собой отношение среднего по всему

емых поверхностей) равномерно по районам.

городу снегозапаса в 2021 г. (120 мм в.э.) к зна

Доля снега, убираемого с территории города, в

чению измеренного снегозапаса на конкретном

среднем по шести исследуемым водосборам со

типе ландшафта и конкретном водосборе. Таким

ставила 2% общего снегозапаса на начало сне

образом были получены подобные отношения

готаяния, рассчитанного ранее для каждого из

для всех типов ландшафта на каждом водосбо

рассматриваемых лет. Для расчётов принят ко

ре для 2021 г. Данная процедура необходима,

эффициент уборки К_у = 0,02, следовательно,

чтобы дальше можно было установить распре

оставшаяся часть снега (98% снегозапасов, рас

деление снегозапасов по территории города для

считанных для территорий с малоэтажной за

других лет ряда данных, для которых распреде

стройкой) остаётся на данной территории и уча

ление снегозапасов по типам ландшафта неиз

ствует в снеготаянии и формировании стока.

вестны, а известно только их одно значение для

Результаты расчётов приведены в табл. 3.

всей территории.

На основе данных табл. 3 рассчитаны запа

Используя полученные на основе 2021 г. от

сы воды, аккумулированные в снеге на разных

ношения для каждого типа ландшафта во всех

видах ландшафтов во всём городе за рассматри

водосборах, мы оценили распределение снего

ваемые годы. Из полученных данных следует,

запасов по территории для нужных нам лет: с

что наибольшие снегозапасы во все эти годы

максимальными, минимальными и близкими к

формируются на залесённых участках и терри

среднему величинами снегозапасов - 2011, 1998

ториях с высокой долей непроницаемых по

и 1973 г. соответственно. При этом для террито

верхностей, которые занимают в городе наи

рий с малоэтажной застройкой снегозапас рас

большие площади. Эти данные могут служить

считывался как полусумма между открытыми и

основой при планировании мероприятий по

залесёнными участками. Для территорий с вы

благоустройству города и уборке снега в зимний

 223 

Снежный покров и снежные лавины

Таблица 3. Расчётное распределение снегозапасов на начало весеннего снеготаяния для разных типов ландшафта тер-

ритории водосборов малых рек Нижнего Новгорода в год проведения снегомерных съёмок (а - 2021 г.), в годы с мак-

симальным количеством снега (б - 2011 г.), минимальным (в - 1998) и близким к среднему по снежности (г - 1973 г.).

Среднемноголетнее значение - 136 мм в.э.

Типы ландшафта

с высокой долей непро

Реки

залесённый

открытый

малоэтажная застройка

ницаемых поверхностей

Рахма

151

289

132

104

199

127

244

112

127

239

109

Левинка

137

263

120

139

267

122

138

265

121

138

260

119

Черная

137

263

120

139

267

122

138

265

121

138

260

119

Хальзовка

137

263

120

139

267

122

138

265

121

136

260

119

Ржавка

146

279

128

139

267

122

143

273

125

143

268

122

Борзовка

146

279

128

139

267

122

143

273

125

143

268

122

период с разных территорий при наличии дол

средние снегозапасы на начало весеннего сне

госрочного прогноза объёма выпадения снега в

готаяния, рассчитанные для всего города, по во

конкретном году.

досборам шести рек и типам составляющих их

территории ландшафтов за разные по экстре

мальности годы. Исходные данные для такого

Обсуждение результатов

анализа - материалы непосредственных поле

вых снегомерных съёмок, выполненных в раз

Один из важных результатов данного иссле

ных местах города на открытых и залесённых

дования - учёт влияния оттепелей в холодный

участках. Во все годы наибольшие снегозапа

период года при расчёте снегозапасов на начало

сы на начало весеннего снеготаяния характер

снеготаяния. Это позволило получить несколько

ны для бассейна р. Черная, так как она имеет

более точную зависимость S = f(X) и использо

наибольшую площадь водосбора и залесённость,

вать её для заполнения пропусков ряда снегоза

наименьшие - для рек Левинка и Хальзовка.

пасов на начало весеннего снеготаяния в Ниж

Бассейны шести исследуемых рек значительно

нем Новгороде за многолетний период, а также

отличаются по ландшафтной структуре. Наибо

определить его статистические характеристики

лее урбанизированные - бассейны рек Левин

и функцию распределения вероятностей. Ана

ка, где высотная застройка занимает 87% водо

лиз данных этого ряда показал, что его тренд не

сбора, и Ржавка (73,5%). Эти бассейны вносят

значим, и позволил выявить годы и значения

не самый большой вклад в суммарный объём

наблюдённых экстремальных (максимальных и

максимальных снегозапасов г. Нижний Новго

минимальных) значений снегозапасов на начало

род, однако они наиболее интересны как самые

весеннего снеготаяния. Анализ их эмпирической

загрязнённые территории. Кроме того, полу

функции распределения и её аппроксимация

ченная карта ландшафтов в сочетании с харак

распределением С.Е. Крицкого и М.Ф. Менке

терным распределением снегозапасов может

ля показывают, что наблюдённые в 2011 г. сне

использоваться для оценок воздействия кон

гозапасы характеризовались обеспеченностью

кретного района города или предприятия.

в 1%, т.е. подобные величины наблюдаются раз

в 100 лет. Полученную теоретическую функцию

распределения вероятностей необходимо учиты

Выводы

вать при планировании новых и реконструкции

уже существующих систем ливневой канализа

1. Зависимость между суммой осадков, вы

ции для предотвращения затопления значитель

павших за холодный период года, и максималь

ных территорий города.

ными снегозапасами, сформировавшимися на

Применение метода географического ана

территории всего Нижнего Новгорода, постро

лиза и сопоставлений позволило распределить

енная с учётом изменения снегозапасов во время

 224 

С.В. Ясинский и др.

оттепелей с помощью использования сумм тем

за счёт метелевого переноса. Для городских ланд

ператур воздуха за этот период, рассчитанных за

шафтов характерно более равномерное распреде

каждый год наблюдений, позволила восстано

ление между «лесными» и «полевыми» ландшаф

вить пропущенные значения в ряду снегозапа

тами - около 120 мм в.э.

сов. Проверка периодов с 1966 по 1995 г. и с 1996

4. С использованием данных о распределе

по 2019 г. с помощью критериев Стьюдента и

нии снегозапасов по бассейнам и расположен

Фишера подтвердила однородность рассматри

ным на них ландшафтам основных малых рек

ваемых периодов.

города рассчитаны снегозапасы за разные по

2. На основе анализа полученного непре

снежности годы, включая экстремальные, для

рывного ряда максимальных снегозапасов

всего Нижнего Новгорода.

определены разные по снежности годы: 2011 г.

Все перечисленные данные могут быть по

характеризовался максимальными снегозапаса

ложены в основу планирования мероприятий по

ми за анализируемый период, 1998 г. - мини

благоустройству города в зимний период в зави

мальными, а 1973 г. был близок к средней ве

симости от долгосрочного прогноза объёма вы

личине снегозапасов. Эмпирическая функция

падения снега в конкретном году, а также как

распределения ряда удовлетворительно описы

основание для расчётов стока диффузного за

вается кривой распределения С.Н. Крицкого и

грязнения с территории города.

М.Ф. Менкеля при C_s = C_v.

3. Полевые снегомерные съёмки, выполнен

Благодарности. Работа выполнена в рамках реа

ные на начало весеннего снеготаяния 2021 г. для

лизации и при поддержке гранта РФФИ № 19-

шести площадок, расположенных в разных частях

05-50082 Микромир «Диффузный перенос ми

города, три из которых находились на открытых

крочастицами загрязняющих веществ с террито

территориях, а ещё три - на залесённых (парки,

рии крупного города в водные объекты бассейна

сады), показали, что наибольшие снегозапасы

Волги (на примере Нижнего Новгорода)».

характерны для залесённых территорий. Макси

Acknowledgments. The work was carried out within

мальное значение соответствует 132 мм в.э. на лес

the framework of the implementation and with the

ной площадке Щелковский хутор, а минималь

support of the RFBR grant № 19-05-50082 Mikromir

ное - на поле рядом с д. Утечино - 91,1 мм в.э.,

«Diffuse transfer of pollutants by microparticles from

что соответствует классическому представлению о

the territory of a large city to the water bodies of the

распределении снега в естественных ландшафтах

Volga basin (by the example of Nizhny Novgorod)».

Литература

References

1. Bengtsson L., Westerström G. Urban snowmelt and run

off in northern Sweden // Hydrological Sciences Jour

off in northern Sweden. Hydrological Sciences Jour

nal. 1992. V. 37. № 3. P. 263-275.

nal. 1992, 37 (3): 263-275.

2. Oberts G.L., Marsalek J., Viklander M. Review of water qual

2. Oberts G.L., Marsalek J., Viklander M. Review of water

quality impacts of winter operation of urban drainage.

ity impacts of winter operation of urban drainage // Water

Water Quality Research Journal. 2000, 35 (4): 781-808.

Quality Research Journal. 2000. V. 35. № 4. P. 781-808.

3. Farrell A.C., Scheckenberger R.B., Guther R.T. A Case

3. Farrell A.C., Scheckenberger R.B., Guther R.T. A Case in

In Support Of Continuous Modelling For Stormwater

support of continuous modelling for stormwater man

Management System Design. Journ. of Water Manage

agement system design // Journ. of Water Management

ment Modeling. 2001, 7: 113-130.

Modeling. 2001. V. 7. P. 113-130.

4. Matheussen B.V., Thorolfsson S.T. Simulation errors due to

4. Matheussen B.V., Thorolfsson S.T. Simulation errors

insufficien Ojitettujen soiden kestävä käyttö t temporal res

due to insufficien Ojitettujen soiden kestävä käyttö

olution in urban snowmelt models. Proc. 8th Intern. Conf.

and temporal resolution in urban snowmelt models //

Urban Storm Drainage. Sydney, Australia, 2008: 1-8.

Proc. 8th Intern. Conf. Urban Storm Drainage. Syd

5. Semádeni-Davies A.F. Representation of snow in urban

ney, Australia, 2008. P. 1-8.

drainage models. Journ. of Hydrologic Engineering.

5. Semádeni-Davies A.F. Representation of snow in urban

2000, 5 (4): 363-370.

drainage models // Journ. of Hydrologic Engineering.

6. Ho Ing., Lee Carrie. Urban Snow Hydrology and Mod

2000. V. 5. № 4. P. 363-370.

elling. Geomatics Engineering. 2002: 162 p.

 225 

Снежный покров и снежные лавины

6. Ho Ing., Lee Carrie. Urban Snow Hydrology and Mod

7. Sarkkola S., Päivänen J. Hydrologia-suon synnyn ja

elling // Geomatics Engineering. 2002. 162 p.

kehityksen ohjaaja. Ojitettujen soiden kestävä käyttö.

7. Sarkkola S., Päivänen J. Hydrologia-suon synnyn ja

Helsinki. 2020, 71 (2): 125-139.

8. Westerlund C., Viklander M. Particles and associated met

kehityksen ohjaaja // Ojitettujen soiden kestävä käyttö.

als in road runoff during snowmelt and rainfall. Science

Helsinki, 2020. Suo. 71. № 2. S. 125-139.

of the Total Environment. 2006, 362 (1-3): 143-156.

8. Westerlund C., Viklander M. Particles and associated metals

9. Sovremennyye resursy podzemnykh i poverkhnostnykh vod

in road runoff during snowmelt and rainfall // Science of

yevropeyskoy chasti Rossii: Formirovaniye, raspredeleni-

the Total Environment. 2006. V. 362. № 1-3. P. 143-156.

ye, ispol'zovaniye. Modern resources of ground and sur

9. Современные ресурсы подземных и поверхностных

face waters of the European part of Russia: Formation,

вод европейской части России: Формирование,

distribution, use. Ed. R.G. Dzhamalova, N.L. Frolova.

распределение, использование / Ред. Р.Г. Джама

Moscow: GEOS, 2015: 320 p. [In Russian].

лова, Н.Л. Фролова. М.: ГЕОС, 2015. 320 с.

10. Yasinsky S.V., Kashutina E.A. Influence of regional cli

10. Ясинский С.В., Кашутина Е.А. Влияние региональ

mate fluctuations and economic activities on changes

in the hydrological regime of catchments and runoff of

ных колебаний климата и хозяйственной деятель

small rivers. Vodnyye resursy. Water resources. 2012, 39

ности на изменение гидрологического режима во

(3): 269-291. [In Russian].

досборов и стока малых рек // Водные ресурсы.

11. Bayanov N.G., Kochetkova M.Yu. The state of small

2012. Т. 39. № 3. С. 269-291.

rivers in the trans-riverine part of the city of Gorky

11. Баянов Н.Г., Кочеткова М.Ю. Состояние малых

according to observations in 1934-1935. Malyye reki

рек заречной части г. Горького по наблюдениям

goroda. Problemy i perspektivy razvitiya. Materialy 15

1934 -1935 г. // Малые реки города. Проблемы и

Mezhdunarodnogo foruma «Velikiye reki - 2013». Small

перспективы развития. Материалы 15 Междунар.

rivers of the city. Problems and development prospects.

форума «Великие реки - 2013». Нижний Новго

Materials of the 15th Intern. Forum «Great Rivers -

род, 2014. С. 5-18.

2013». Nizhny Novgorod, 2014: 5-18. [In Russian].

12. Gelashvili D.B., Okhapkin A.G., Doronina A.I., Kolku-

12. Гелашвили Д.Б., Охапкин А.Г., Доронина А.И., Кол-

tin V.I., Ivanov E.F. Ekologicheskoye sostoyaniye vodnykh

кутин В.И., Иванов Е.Ф. Экологическое состояние

ob"yektov Nizhnego Novgoroda. Ekologicheskoye sostoyaniye

водных объектов Нижнего Новгорода. Нижний

vodnykh ob"yektov Nizhnego Novgoroda. Ecological state of

Новгород: Изд-во ННГУ, 2005. 414 с.

water bodies in Nizhny Novgorod Nizhny Novgorod: Pub

13. Электронный ресурс: http://aisori-m.meteo.ru/

lishing house of NNSU, 2005: 414 p. [In Russian].

waisori/select.xhtml.

13. http://aisori-m.meteo.ru/waisori/select.xhtml.

14. Аполлов Б.А., Калинин Г.П., Комаров В.Д. Курс гид-

14. Apollov B.A., Kalinin G.P., Komarov V.D. Kurs gidro-

рологических прогнозов. Л.: Гидрометеоиздат,

logicheskikh prognozov. Hydrological Forecasting Course.

1974. 419 с.

Leningrad: Gidrometeoizdat, 1974: 419 p. [In Russian].

15. Пьянков C.В., Шихов А.Н., Михайлюкова П.Г. Мо

15. Pyankov S.V., Shikhov A.N., Mikhaylyukova P.G. Sim

ulation of snow accumulation and snow melting in

делирование снегонакопления и снеготаяния в

the river basin Kama with the use of data from global

бассейне р. Кама с применением данных глобаль

weather forecast models. Led i Sneg. Ice and Snow.

ных моделей прогноза погоды // Лёд и Снег. 2019.

2019, 59 (4): 494-508. [In Russian].

Т. 59. № 4. С. 494-508.

16. Sidorova M.V. Methodology for calculating flood run

16. Сидорова М.В. Методика расчета стока половодья

off according to climatic models. Prognoz klimatiches-

по данным климатических моделей // Прогноз

koy resursoobespechennosti Vostochno - yevropeyskoy

климатической ресурсообеспеченности Восточно-

ravniny v usloviyakh XXI veka. Forecast of the climatic

Европейской равнины в условиях ХХI века. М.:

resource availability of the East European Plain in the

Макс-Пресс, 2008. С. 218-230.

conditions of the 21st century. Moscow: Max-Press,

17. Акименко Т.А., Евстигнеев В.М. Реакция стока рек

2008: 218-230. [In Russian].

17. Akimenko T.A., Evstigneev V.M. The reaction of river

Верхне - Волжского бассейна на изменение кли

runoff in the Upper Volga basin to climate change in

мата в последней четверти ХХ века // Вестн. МГУ.

the last quarter of the twentieth century. Vestnik MGU.

Сер. 5. География. 2002. № 5. С. 50-55.

Ser. 5. Geografia. Vestnik of the Moscow State Univer

18. Рождественский А.В., Чеботарев А.И. Статистиче

sity. Ser. 5. Geography. 2002, 5: 50-55. [In Russian].

ские методы в гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат,

18. Rozhdestvensky A.V., Chebotarev A.I. Statisticheskiye

1974. 422 с.

metody v gidrologii. Statistical methods in hydrology.

19. Электронный ресурс: https://admgor.nnov.ru/

Leningrad: Gidrometeoizdat, 1974: 422 p. [In Russian].

news/695.

19. https://admgor.nnov.ru/news/695.

 226 