ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2015, том 42, № 1, с. 45-55
= ГИДРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
УДК 556.54
МОРФОМЕТРИЯ РЕЧНЫХ ДЕЛЬТ1
© 2015 г. М. В. Михайлова
Институт водных проблем РАН 119333 Москва, ул. Губкина, 3 E-mail: mv.mikhailova@gmail.com Поступила в редакцию 20.01.2014 г.
С использованием картографического материала и спутниковой информации проведено исследование современной морфометрии дельт многих рек мира. Дельты подразделены на две группы: дельты выполнения морских заливов, лиманов, лагун, эстуариев и дельты выдвижения на открытом побережье морей и озер. Для дельт обоих типов измерены морфометрические характеристики: длина дельты вдоль ее главного рукава, длина ее нижнего (морского, озерного, лиманного, лагунного) края, площадь дельты, число устьев основных рукавов, рассчитаны некоторые морфометрические параметры. Проведен регрессионный анализ связей между взятыми попарно морфометрическими характеристиками дельт, а также между этими характеристиками и величинами внешних факторов, определяющих формирование дельт (прежде всего стоком воды и стоком наносов рек). Оценена теснота рассчитанных эмпирических зависимостей. Выявлены существенные различия в полученных связях для дельт обоих типов. На основе проведенных расчетов предложены две геометрические модели типовых дельт: выполнения и выдвижения. Полученные результаты могут быть использованы для приближенной оценки возможного изменения речных дельт в условиях изменений стока воды и наносов рек и уровня морей.
Ключевые слова: река, устьевая область, дельта выполнения, дельта выдвижения.
Б01: 10.7868/80321059615010095
Речные дельты занимают особое положение между гидрографической сетью суши и приемными водоемами (океанами, морями, озерами) и представляют собой уникальные географические объекты, обладающие значительными природными (водными, земельными, биологическими, минеральными) ресурсами. Речные дельты играют важную роль в экономике прибрежных регионов и в поддержании экологического равновесия на обширных сопредельных территориях суши и акваторий морей и озер. Вместе с тем речные дельты находятся в условиях сложного взаимодействия речных (стока воды и наносов) и морских (колебаний уровня, течений, волнения) факторов, очень изменчивы и уязвимы к естественным и антропогенным изменениям упомянутых факторов. Специалисты во многих странах всегда уделяли большое внимание изучению изменений строения, гидрологического режима и экологических условий речных дельт и разработке научных основ комплексного использования и охраны их природных ресурсов. В настоящее время, когда прогнозируются значительные измене-
1 Статья подготовлена при финансовой поддержке РФФИ (проект №13-05-00141).
ния климата и связанного с ними режима рек и морей [23] и разрабатываются планы по расширению хозяйственного использования водных ресурсов рек, изучение дельт стало особенно актуальным.
В рамках широкой научно-практической проблемы по исследованию речных дельт и использованию их природных ресурсов есть частная, но важная задача изучения морфометрических характеристик речных дельт (их площади, длины главного рукава и морского края, количества рукавов) и оценки их возможной трансформации вследствие ожидаемого изменения определяющих факторов (например, стока воды и наносов рек и уровня морей).
Теоретические подходы к оценке морфометрических характеристик речных дельт предпринимались и ранее. Для описания размеров конуса выноса в устье реки и дельты (верхней части этого конуса) предлагались различные модели, основанные на использовании разных геометрических фигур, например усеченного конуса, призм разного вида и т.п. [4, 12, 13, 17]. Примеров анализа морфометрии конкретных дельт в отечественной литературе до недавнего времени было мало [1—3, 12—14, 16, 19], а среди зарубежных публика-
ВД (а) УС
, ______>
Рис. 1. Схема дельт выполнения, образовавшихся в узком заливе или лимане (а), широком заливе или лимане (б), эстуарии (в), лагуне (г). ВД — вершина дельты, УС — устьевой створ водоема эстуарного типа. 1, 2, 3 — разные положения нижнего края дельты выполнения.
ций известны лишь [24, 26, 30]. Причина этого — недостаток данных наблюдений. Автором настоящей статьи накоплен обширный материал по морфометрии дельт разных рек России и мира и по внешним речным, и по морским факторам, ее определяющим. Этот материал включает, в частности, новые космические снимки и результаты их анализа [9, 10, 24], а также данные о стоке воды и наносов рек [5, 6, 28]. Проведенный автором анализ позволил выявить основные особенности морфометрии современных речных дельт разного
типа и сопоставить данные о морфометрии дельт многих рек мира с величинами определяющих факторов.
ОСОБЕННОСТИ МОРФОМЕТРИИ РЕЧНЫХ ДЕЛЬТ
Понятие "дельта" для обозначения низменности в устье реки сначала было связано с особенностями геометрической формы конкретного географического объекта — устья Нила. Как известно, античный историк, географ и путешественник Геродот так назвал низменность между расходящимися рукавами Нила, по форме напоминающую греческую букву А. В 1832 г. геолог Ч. Лайелл впервые ввел термин "дельта" в научную литературу в своем труде "Принципы геологии", а через 21 год он дал такое толкование этому термину: "дельта — это аллювиальная суша, сформированная рекой в ее устье, вне зависимости от ее точной формы" [26, p. 14].
Аналогичный подход к понятию "дельта" (этот объект не обязательно имеет форму треугольника) сохранен и в современной литературе. Например, согласно И.С. Щукину, дельта — это "низменность в низовьях реки, сложенная речными наносами и расчлененная разветвленной сетью рукавов и протоков" [22, с. 133].
Начиная с Г. Креднера [25] дельты в устьях рек принято делить на два основных типа: дельты выполнения (заполнения) и дельты выдвижения.
Дельты выполнения (в англоязычной литературе — filling deltas, bay-head deltas, estuarine deltas) образуются в результате отложения речных наносов в ограниченных берегами полузамкнутых водоемах эстуарного типа. К таким водоемам относятся (рис. 1): узкие морские заливы и лиманы (затопленные морем нижние участки речных долин); более широкие морские заливы, лиманы и губы; приливные эстуарии, подвергшиеся эрозионному воздействию приливных течений и имеющие расширяющуюся в сторону моря форму; лагуны, приморские водоемы, отгороженные от моря пересыпями, косами, береговыми барами, барьерными островами.
Дельты выдвижения (protruding deltas, prograd-ing deltas, advanced deltas) формируются из речных и частично морских (озерных) наносов в открытой прибрежной зоне морей и крупных озер (рис. 2). Такие дельты обычно образуются либо после завершения заполнения речными наносами водоема эс-туарного типа в процессе развития дельты выполнения (рис. 1), либо после естественного или искусственного выхода реки или ее рукава в новом направлении на открытое морское (озерное) побережье.
Рис. 1 и 2 представляют собой иллюстрацию стадийного развития устьевой области реки —
формирования сначала дельты выполнения, а затем дельты выдвижения. При этом разные положения нижнего края дельты (1, 2, 3 на рис. 1 и 2) могут относиться как к разным дельтам, находящимся в процессе постепенного заполнения водоема эстуарного типа или отложения наносов на открытом морском (озерном) побережье, так и к одному и тому же объекту в последовательные моменты его развития.
Типизации геометрических форм дельт выполнения пока не предложено. Дельты выдвижения классифицируются по-разному. Так, О.К. Леонтьев [11] подразделил дельты выдвижения по форме и соотношению воздействия на них речного стока и морского волнения: на клювовидные (1а) и блокированные (1б), лопастные с изрезанным морским краем (2а) и с выровненным морским краем (2б), многорукавные с лопастным морским краем (3а) и с округлым морским краем (3б). При этом в подтипе (а) упомянуты дельты, формирующиеся при преобладающем влиянии речных факторов, а в подтипе (б) — при существенном участии морских факторов. Эта классификация была позже уточнена В.Н. Михайловым в [12, 13]. Другие типизации, часто противоречащие друг другу, приведены в [20, 22].
За рубежом используют типизацию дельт выдвижения, в которой эти дельты делят на выступающие, мысообразные, остроконечные (cus-pate), дугообразные, округлые (arcuate), лопастные (lobate), типа птичьей лапки (bird-foot), например как у дельтовой лопасти Бализ в устье Миссисипи [30, 31].
Морфометрию речной дельты обоих типов характеризует ряд морфометрических характеристик, из которых главные: длина дельты по главному рукаву L (км), площадь дельты /'(км2), длина нижнего края дельты (НКД) ВНКд (км), число рукавов N, выходящих на НКД. При этом в зависимости от вида эстуарного водоема, в котором формируется дельта выполнения, НКД может быть лиманным, эстуарным и лагунным. У дельт выдвижения (в зависимости от того, в какой приемный водоем впадает река) НКД может быть морским или озерным.
Важный морфологический элемент каждой дельты — вершина дельты, от которой отсчитывают длину главного рукава L. За вершину дельты обычно принимают место отделения от реки первого магистрального рукава дельты, который сам или его разветвления впадают в приемный водоем.
В процессе формирования дельт выполнения и выдвижения их морфометрические характеристики изменяются. При неизменных внешних факторах (стоке воды и наносов реки, уровне приемного водоема) величины F, L, ВНКд, N обычно увеличиваются. В результате существенного естественного или антропогенного изменения стока
(а)
ВД
Рис. 2. Схема дельт выдвижения, образовавшихся после завершения стадии формирования дельты выполнения (а) и после прорыва (вывода) речных вод на открытое морское побережье в новом месте (б). ВД — вершина дельты. 1, 2, 3 — разные положения НКД выдвижения.
воды Жд, км3/год, и стока наносов млн т/год, морфометрические характеристики дельты могут также изменяться. При этом важную роль играют морские факторы — изменение фонового уровня моря Нм и морское волнение. Например, размеры дельты могут увеличиваться при росте и понижении уровня моря Нм или уменьшаться вследствие затопления
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.