ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2008, том 35, № 2, с. 147-165
ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ И РЕЖИМ ^^^^^^^^^^ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
УДК 551.482.6
ГИДРОЛОГО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В УСТЬЕВОЙ ОБЛАСТИ Р. КОЛУМБИИ (США) И ИХ ИЗМЕНЕНИЯ ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ КРУПНОМАСШТАБНЫХ
___ w -t
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ1
© 2008 г. М. В. Михайлова
Институт водных проблем Российской академии наук, 119333 Москва, ул. Губкина, 3 Поступила в редакцию 30.01.2007 г.
Рассмотрены основные гидрологические и морфологические особенности устьевой области р. Колумбии, включая ее приливный эстуарий. Особое внимание уделено характеристике крупномасштабных гидротехнических работ в бассейне реки, а также дноуглубительных и выправительных работ в ее устьевой области и оценке их влияния на гидролого-морфологические процессы. Охарактеризованы изменения режима реки после ее зарегулирования, процессы динамического взаимодействия и смешения речных и морских вод в эстуарии. Рассмотрены изменения устьевого бара и морских берегов вблизи устья Колумбии в результате сооружения струенаправляющих молов.
Изменения морфологического строения и гидрологического режима устьевой области (УО) р. Колумбии, крупнейшей реки на западе США, могут представлять интерес по следующим причинам:
во второй половине XX в. режим р. Колумбии подвергся сильному антропогенному воздействию, связанному со строительством каскада плотин и водохранилищ на самой реке и ее притоках. Оценка изменений режима УО может быть полезной при изучении воздействия крупного гидротехнического строительства в речных бассейнах на режим низовьев и устьев других рек;
в конце XIX и начале XX вв. для обеспечения условий судоходства в эстуарии р. Колумбии были проведены крупномасштабные дноуглубительные и русловыправительные работы, также оказавшие большое влияние на гидрологический и русловой режим эстуария. Оценка опыта проведения таких работ и изучение их последствий будут полезны при планировании и осуществлении мероприятий по улучшению судоходных условий в устьях рек России и в частности Российской Арктики;
гидролого-морфологические процессы в приливных устьях рек пока недостаточно изучены и обзор результатов таких исследований в устье реки, где динамическое взаимодействие и смешение речных и морских вод проявляется довольно сильно, может способствовать развитию теории приливных процессов в устьях рек;
история изучения и освоения водных ресурсов р. Колумбии и ее УО, а также описание современ-
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ
(грант 07-05-00406).
ных процессов в эстуарии этой реки могут представлять общегеографический и познавательный интерес. В современной отечественной гидрологической литературе сведения об устье р. Колумбии и происходящих в нем процессов отсутствуют. Раздел в монографии И.В. Самойлова [6] - единственная публикация, в которой приведены некоторые данные, касающиеся режима устья р. Колумбии в начале XX в. и не отражающие ни современных процессов, ни влияния на них гидротехнических мероприятий.
Данная статья базируется на анализе результатов исследований режима р. Колумбии и ее устья, проведенных в последние десятилетия в США. Теоретической основой работы послужил опыт изучения приливных устьев рек мира, в том числе и России [3, 5].
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О Р. КОЛУМБИИ И ЕЕ УСТЬЕВОЙ ОБЛАСТИ
Водосборный бассейн р. Колумбии (рис. 1) находится на территории провинции Британская Колумбия в Канаде, семи североамериканских штатов -Орегон, Вашингтон, Айдахо, Монтана, Невада, Вайоминг и Юта. Площадь водосбора реки по разным данным составляет 660480 [30], 665000 [34], 669000 [4, 33], 670000 [25], 670810 [9, 15, 27], 671000 [31], 674570 [16], 724000 км2 [10]. Большая часть бассейна находится в пределах штатов Вашингтон, Орегон, Айдахо и Монтана (69, 57, 95 и 17% соответственно), меньшая - в Британской Колумбии (9%). Длина реки по разным литературным источ-
147
2*
Рис. 1. Схема бассейна р. Колумбии. Цифры - номера плотин и водохранилищ в соответствии с табл. 2, 3. Штрих-пунктирная линия - граница США и Канады.
никам составляет 1931 [15], 1950 [4, 9, 33], 2000 [25], 2044 км [12].
Река берет начало на высоте 810 м [12] из оз. Колумбия в южной части провинции Британская Колумбия. На протяжении первых 320 км р. Колумбия течет на северо-запад через озера Уиндермер и Кинбаскет. Затем река резко поворачивает на юг, образуя большую излучину (так называемый Big Bend), протекает через оз. Ревелсток, озера Ар-роу и далее в направлении канадско-американской границы. Здесь река принимает левый приток Ку-теней. Около границы, в северо-восточном углу штата Вашингтон в реку впадает левый приток Панд-Орей. На территории США р. Колумбия течет в юго-юго-западном направлении через лавовый массив Колумбийского плато, принимает слева притоки Колвилл, Спокан, справа - Оканоган и Уэнатчи (в штате Вашингтон), поворачивает на юго-восток, прорезая каньон в вулканическом щите, и далее принимает правый приток Якима и самый большой левый приток - р. Снейк. Р. Снейк длиной 1670 км [12] берет начало в Национальном заповеднике Йеллоустоун на северо-западе штата Вайоминг, течет по полуаридной равнине, через ряд ущелий, самое глубокое из которых - Адский
Каньон. Ширина каньона ~16 км, высота восточного борта в горах Семь Дьяволов достигает 2450, западного борта - 1720 м [18]. На границе штатов Айдахо, Вашингтон и Орегон р. Снейк образует ярко выраженную излучину - "змею", давшую ей имя.
Последние 480 км р. Колумбия протекает по территории штата Вашингтон, образуя естественную границу со штатом Орегон. На этом участке в реку слева впадают притоки Джон-Дей и Дешут, а справа - Кликитат. Около г. Худ-Ривер (штат Орегон) р. Колумбия прорезает Каскадные горы и входит в Колумбийское ущелье длиной 161 км и глубиной 914 м [15]. В 23 км восточнее г. Портленд (штат Орегон) в р. Колумбию впадает приток Сэнди, около г. Портленд - крупный приток Уилламет длиной 386 км. Западнее Каскадных гор в Колумбию впадают притоки Льюис, Каулитц.
Уклон р. Колумбии от истока до впадения в Тихий океан составляет в среднем 0.0038, а на некоторых участках - до 0.0095 [15]. Характеристики основных частей бассейна реки приведены в табл. 1.
УО р. Колумбии (рис. 2) относится к полузакрытому (эстуарному) бездельтовому приливному типу. Ее можно подразделить на три большие части, от-
личающиеся морфологическими и гидрологическими особенностями: открытое устьевое взморье (прибрежную зону Тихого океана) шириной до 25 км; эстуарий протяженностью 75 км (рис. 2), для которого характерны активные процессы динамического взаимодействия и смешения речных и морских вод; приливный участок реки протяженностью 160 км от вершины эстуария (75 км от устьевого створа) до плотины Бонвилл (235 км от устьевого створа эстуария), являющейся пределом распространения в реку приливных колебаний уровня. Расстояния вдоль эстуария по оси судоходного канала, а затем вдоль приливного участка реки ранее было принято измерять в статутных милях (английских сухопутных, называемых в устье Колумбии в отличие от морских "речными милями"), начиная от устьевого створа эстуария, т.е. от оконечности молов, построенных в месте выхода эстуария в океан [32]. В настоящее время расстояния в милях стали пересчитывать в километры (1 миля = 1.609 км). Эстуарий р. Колумбии принято делить на три района: нижний (0-21-й км), средний (21-56-й км) и верхний эстуарий (56-75-й км) [32]. В пределах нижнего эстуария вблизи устьевого створа выделяют "устьевой район" длиной 6.4 км (0-6.4-й км). Таким образом, общая протяженность эстуария и приливного участка реки составляет 235 км, а общая длина УО вместе с открытым устьевым взморьем равна ~260 км.
Выделение верхней границы эстуария для многих устьев реки мира - сложная задача. В данном случае верхняя граница эстуария р. Колумбии [32] определена на основе комплекса морфологических, гидрологических и экологических признаков и проведена в 20 км выше предельной дальности проникновения в реку осолоненных вод (55 + 20 = 75 км).
Рис. 2. Схема эстуария р. Колумбии. 1 - устьевой створ, 2, 3 - Северный и Южный молы; 4 - о. Пьюджет; заливы: 5 - Грейс-Харбор, 6 - Бейкер, 7 - Янгз, 8 - Катламент. Населенные пункты: 9 - Тенси, 10 - Бивер. Цифры в квадратах - расстояние вдоль эстуария, км.
Таблица 1. Характеристики водосбора р. Колумбии по [27]
Часть водосбора Площадь водосбора, тыс. км2 Сток воды, км3/год -числитель, % -знаменатель Слой стока, мм
Выше впадения притока Панд-Орей 37.6 40.7 18.3 1082
Приток Кутеней 49.7 25.9 11.7 521
Приток Кларк-Форк -Панд-Орей 67.3 23.4 10.6 348
Между границей Канады и США и впадением р. Снейк 112.1 23.4 10.6 209
Р. Снейк 282.3 45.6 20. 5 162
Между р. Снейк и Каскадными горами (плотина Бонвилл) 72.5 11. 1 5 .0 153
Западнее Каскадных гор 49.2 51. 8 23.3 1053
Весь водосбор реки 670.7 221.9 100 331
Это место совпадает с оголовком о. Пьюджет (рис. 2). В [32] упомянуты и другие встречающиеся в литературе способы выделения верхней границы
эстуария р. Колумбии: по дальности распространения приливных колебаний уровня (в настоящее время это плотина Бонвилл, 235-й км от устьевого створа); по предельной дальности распространения в приливную фазу обратных течений (85 км) или осолоненных вод (от 45 до 55 км по разным данным). В [31] верхняя граница эстуария р. Колумбии выделена лишь по морфологическим признакам -месту резкого предустьевого расширения русла на расстоянии 56.3 км (35 миль) от устьевого створа. В эстуарии (рис. 2) имеются два судоходных русла -Северное и Южное.
Площадь эстуария р. Колумбии в конце 1980-х гг. составляла 412 км2 [30]. Из этой площади на открытую водную поверхность при уровне средней низкой малой воды (НМВ) приходилось 313 км2 (76.0%), высокие марши и болота - 30.8 (7.5%), низкие марши - 28.5 (6.9%), приливную пойму выше среднего уровня НМВ - 39.4 км2 (9.6%). Площадь поперечного сечения эстуария на протяжении нижних 30 км почти постоянна (~50 000 м2); выше по течению вплоть до 60-го км от устьевого свора она постепенно уменьшается до 18000 м2 [22].
ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ Р. КОЛУМБИИ, ЕЕ УСТЬЕВОЙ ОБЛАСТИ И ОСВОЕНИЯ ИХ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
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.