ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН, том 2, № 2,2006, стр. 58-67
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 556.54
ДИНАМИКА СТОКА НА УСТЬЕВЫХ УЧАСТКАХ РЕК
ДОН И КУБАНЬ ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ XX ВЕКА
© 2006 г. В.В. Сорокина1»2, О.В. Ивлиева' ^ П.М. Лурье'
Рассмотрена динамика жидкого и твердого стока рек Дон и Кубань. Выделены характерные периоды изменения стока в соответствии с влиянием природных и антропогенных факторов. Отмечено, что жидкий сток р. Кубань в современный период приблизился к условно естественному. Показано уменьшение твердого стока в четыре раза после создания водохранилищ, что стало основной причиной дефицита наносов, эрозии русел. Выявлены тенденции размыва и аккумуляции наносов на устьевых участках рек Дон и Кубань. Исследована трансформация гранулометрического состава взвешенных частиц в дельтах этих рек. Показано увеличение крупнозернистых фракций в составе взвешенных наносов в связи с эрозией русел из-за зарегулирования стока.
Сток рек является одним из основных элементов водного баланса, который контролирует режим ведущих физико-химических и биологических параметров Азовского моря, а также одним из основных факторов, определяющих условия осадконакопления. Экосистема Азовского моря обладает исключительно низкой инерционностью и устойчивостью к внешним, в том числе антропогенным воздействиям, она быстро реагирует на изменчивость речного стока и атмосферных процессов, которые в современный период отличаются резко выраженными изменениями.
Исследованию влияния изменений климата на гидрологический режим рек посвящено немало работ [1-6 и др.]. Детальная характеристика гидрологии устьев рек Азовского моря дана в работах А.И. Симонова, H.A. Родионова, В.Г. Симо-ва, A.A. Иванова, В.Н. Михайлова [7-11], оценка изменений стока под влиянием хозяйственной деятельности в 1970-2002 гг. сделана A.M. Бронф-маном, И.А. Шикломановым, A.C. Хорецкой, A.A. Ивановым, В.Г. Симовым, В.Н. Михайловым [7-19 и др.]. Недостаточное внимание в литературе уделено изучению трансформации гранулометрического состава взвесей, изменению величины их потерь в пределах предустьевого и устьевого участков рек [12, 20].
1 Ростовский государственный университет, Ростов-на-Дону.
2 Южный научный центр Российской академии наук, Ростов-на-Дону.
3 Северо-Кавказское Межрегиональное территориальное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, Ростов-на-Дону.
Цель работы - на основе данных многолетних наблюдений уточнить полученные ранее результаты по динамике жидкого и твердого стока рек, исследовать трансформацию гранулометрического состава взвешенных наносов на устьевых участках.
ИСХОДНЫЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Использованы данные гидрометеорологических ежегодников о жидком и твердом стоке рек, гранулометрическом составе взвешенных наносов на замыкающем створе реки Дон - станице Раздорской с 1940 по 2004 гг., а также в вершине дельты реки Кубань - хуторе Тиховском и в замыкающих створах: хуторе Зайцево Колено (рук. Кубань) и селе Слободка (рук. Протока) с 1945 по 1999 гг. Данные ежемесячных наблюдений подвергнуты статистическому анализу.
Общая гидрологическая характеристика устьевых участков
Длина устьевого участка Дона от Таганрогского залива до ст. Раздорской, где выклиниваются нагонные колебания уровней воды, составляет 151 км (рис. 1). Он включает в себя многорукавную дельту Дона длиной 38 км и площадью 538 км2, а также приустьевой участок длиной 113 км. В первом узле Дон делится на два рукава: Мертвый Донец и Дон. Рукав Дона во втором узле - на Старый Дон и Большую Каланчу, которая, в свою очередь - на Большую Кутерьму и Мокрую Каланчу.
Дон является рекой преимущественно со снеговым питанием (снеговое - 67%, подземное - 30%, дождевое - 3%), наибольшее значение для формирования стока имеют условия атмосферной циркуляции и связанные с ней атмосферные осадки зимнего периода. Естественный суммарный сток Дона в устье составляет 29,5 км3. Преобладающая доля стока формируется во время таяния снега, а также за счет осадков (570 мм/год) и испарения (500 мм/год) [1]. Осадки теплого периода года, несмотря на то, что они в три-четыре раза больше зимних, дают весьма небольшой сток. Сроки ледостава и вскрытия реки меняются год от года на один-два месяца. Продолжительность ледостава на нижнем течении 77-102 дня.
Режим естественного стока реки характеризуется резко выраженным пиком весной и довольно устойчивой меженью в остальные сезоны года. Величина весеннего стока составляет 78%, на летне-осенний период приходится 13-20%, на зимний - 7-15% стока за год.
Устьевой участок р. Кубань представлен в нижней части дельтой (выше х. Тиховский нагонные повышения уровня не распространяются). Пло-
щадь дельты 4190 км2 [11]. В ее вершине (Раздер-ском узле) Кубань делится на два основных рукава: собственно Кубань длиной 117,5 км (по лоции 1985 г.) и Протоку длиной 133,2 км (рис. 1). В свою очередь, рукав Кубань в Переволокском узле делится на Казачий ерик и Петрушин рукав. Последний в Вербенском узле при впадении в море дробится на рукава Чайкинский, Средний и Голин-ский. Рукав Протока в устье (Ачуевский узел) разделяется на Правый и Левый рукава. Кроме водотоков в пределах дельты находятся около 240 озерных водоемов (лиманов) [И].
Условно естественный (1929-1948 гт.) сток в дельту составляет в среднем 12,9 км3 воды в год [9,13]. По характеру внутригодового распределения стока Нижняя Кубань относится к рекам с продолжительным весенне-летнем половодьем, формирующимся в результате таяния высокогорных снегов и ледников, и кратковременными, но мощными зимними паводками, связанными с обильными атмосферными осадками. В период с апреля по август сток в среднем составляет 62%, в осенний период - 10%, а в зимне-весенний (до апреля) - 28%.
Во второй половине XX века естественная русловая сеть нижних участков Дона и Кубани сильно изменена хозяйственной деятельностью. Водный режим р. Дон с 1952 г. и р. Кубань с 1972 г. на этих участках полностью определяется результирующим влиянием Цимлянского и Краснодарского водохранилищ, что влияет на величину стока и приводит к перераспределению его в течение года.
Основные тенденции изменения климатических параметров в XX веке
Величина стока в первую очередь определяется климатическими условиями. В бассейне Дона с начала XX века климатический режим характеризуется положительными трендами температуры (0,004 °С/год) и осадков (0,987 мм/год) [1]. Так, в период с 1891-1995 гт. температура воздуха повысилась на 0,8 °С. Атмосферные осадки за это время изменялись в широком диапазоне - от 224 мм (1982 г.) до 696 мм (1899 г.) и с начала периода к 1995 г. увеличились на 104 мм, превысив на 49 мм среднемноголетнюю сумму осадков [1]. Произошедшие изменения связаны со сменой циркуляционной эпохи в 1970-1975 гг., что одновременно привело к увеличению облачности и ослаблению скорости ветра в бассейнах рек, увеличению стока рек, главным образом Кубани, с 1987 г. Эвстатическое повышение уровня Азовского моря составило в среднем 1,5 мм/год [1,3].
ЖИДКИЙ СТОК РЕК ДОН И КУБАНЬ
Характер общей увлажненности в бассейнах рек оказывает основное влияние на величину водного стока, на что, в свою очередь, накладывает свой отпечаток интенсивность хозяйственной деятельности.
На протяжении последних 65 лет (1940 по 2004 гг.) выделяют несколько циклов, или групп маловодных и многоводных лет, различающихся по продолжительности и степени отклонения водности рек от средней величины за весь период. На этом отрезке времени при среднемного-летнем объеме годового суммарного стока рек 34,6 км3 можно выделить три периода длительностью от 5-6 до 8-9 лет с относительно повышенной водностью Дона и Кубани (1956-1964, 1977-1982, 1993-2004) и три периода продолжительностью 10-12 лет (1943-1955, 1965-1976, 1983-1992) - с пониженной [3].
Для бассейна р. Дон в створе ст. Раздорской за 1940-2004 гг. средний многолетний сток составлял 22,8 км3. По данным В.Г. Симова [9], распределение стока по рукавам происходило следую-
щим образом: Старый Дон - 31%, Большая Каланча - 68%, Мертвый Донец - 1%.
В течение этого периода к числу маловодных можно отнести 56% рассмотренных лет, когда сток был ниже среднего многолетнего, а 44% - к многоводным. Наименьших значений сток р. Дон достиг в 1972-1975 гг. (9,5 км3 в 1972 г.) (рис. 2а). Основными причинами снижения стока р. Дон на посту ст. Раздорской в эти годы были орошение -31,9%, дополнительное испарение с водохранилищ - 27,6%, водоснабжение - 12,7%, пруды - 13% [13]. По данным И. А. Шикломанова, в результате хозяйственной деятельности с 1952-1989 гг. сток Дона сократился на 22%. С 1977 г. по настоящее время на р. Дон отмечается некоторая стабилизация стока - около 22 км3/год при колебаниях от 13,8 (1984 г.) до 38,3 км3 (1979 г.).
В.Н. Михайлов [21] отмечает, что режим стока воды р. Дон за период с 1881 по 1999 гг. не претерпел заметных изменений после строительства Цимлянского водохранилища. Зафиксировано лишь небольшое уменьшение среднегодовых расходов воды. Сокращение стока реки в 1970-е гг. компенсировалось его ростом с середины 1980-х гг., в это время изменилось внутригодовое распределение: значительно уменьшился сток в мае и несколько увеличился в октябре.
За период 1940-1999 гг. на р. Кубань в створе х. Тиховский средний многолетний водный сток составил 11,8 км3/год, к маловодным можно отнести 54% лет этого периода, к многоводным -46%. Такой средний сток не соответствует экологическим особенностям воспроизводства проходных и полупроходных рыб, так как он меньше, чем экологически допустимый для р. Кубань (12,5 км3/год). Если бы не безвозвратное водопо-требление в бассейне реки, его величина была бы на 5 км3 в год больше [18]. Распределение стока по рукавам в дельте Кубани с 1973 по 2000 гг. составило в рук. Протока - 50,7%, в рук. Кубань - 49,3%, в сравнении с естественным режимом реки доля рук. Протока увеличилась на 4,7%, что обусловлено прежде всего большим забором воды из рук. Кубань.
Наименьший сток р. Кубань отмечен в 1970-1986 гг. (5,7 км3 в 1986 г. - х. Тиховский). С 1966-1967 гг. значительно возросл
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.