ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ И РЕЖИМ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
УДК 556.5
ТРАНСФОРМАЦИЯ СТОКА ПОД ВЛИЯНИЕМ ЛАНДШАФТНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В БАССЕЙНЕ РЕКИ МОСКВЫ И НА ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА МОСКВЫ
© 2015 г. Н. И. Коронкевич, К. С. Мельник
Институт географии РАН 119017Москва, Старомонетный пер., 29 E-mail: hydro-igras@yandex.ru, konsmelnik@gmail.com Поступила в редакцию 25.03.2014 г.
Предпринята попытка оценить гидрологическую роль ландшафтных изменений в бассейне р. Москвы, а также и на территории г. Москвы с середины XIX в. по настоящее время. Особое внимание обращено на гидрологическую роль урбанизированных территорий. Отражены изменения стока поверхностного, инфильтрационного происхождения и полного речного.
Ключевые слова: структура ландшафтов, урбанизированные территории, изменения, сток поверхностный и инфильтрационного происхождения с отдельных элементов ландшафта, год, зимне-весенний и летне-осенний сезоны.
Б01: 10.7868/80321059615020066
Для бассейна р. Москвы, особенно в пределах г. Москвы, характерна значительная трансформация ландшафтов во времени, а, следовательно, и условий формирования стока. Это издавна обжитой район, в котором менялись лесистость, состояние лесов, методы ведения сельского хозяйства, площадь и состояние урбанизированных территорий. В целом бассейн р. Москвы хорошо изучен в гидрологическом отношении, как и влияние на речной сток гидротехнического строительства и водного хозяйства. Однако во многом недостаточно изученной остается гидрологическая роль изменения ландшафтов, характера землепользования, особенно в связи с ростом урбанизированных площадей. Бассейн р. Москвы — один из наиболее урбанизированных и в России, и в мире.
На важную гидрологическую роль урбанизированных территорий одним из первых в России обратил внимание В. В. Куприянов [11], а в отношении г. Москвы — М.И. Львович, Г.М. Чернога-ева, Е.П. Чернышев [14—16]. В дальнейшем этой темой занимались и другие исследователи [12, 13]. Имеющиеся оценки гидрологических последствий изменения структуры ландшафтов в бассейне р. Москвы относятся в основном к отдельным частям бассейна и к отдельным периодам и видам преобразования ландшафтов, к тому же они в большинстве своем выполнены довольно давно, как указанные выше работы по г. Москве или оценки влияния на сток отдельных
ландшафтов по материалам наблюдений на Подмосковной водно-балансовой станции А.И. Субботина и В.С. Дыгало [25].
Основная цель данной статьи — анализ (в значительной мере по данным водно-балансовых станций) изменяющейся роли ландшафтной структуры бассейна р. Москвы и г. Москвы, расположенного в его пределах, в трансформации речного стока и его составляющих за последние полтора столетия — период, за который имеется относительно надежная информация о ландшафтной структуре рассматриваемой территории. Представляется целесообразным выделить для рассмотрения следующие периоды:
середина XIX в. (1850-е гг.), когда условия формирования стока были близки к естественным;
начало ХХ в. (1920-е гг.) — период, предшествующий существенным изменениям в характере ведения сельского хозяйства, связанным с широким внедрением зяблевой пахоты под яровые культуры. Он характеризуется и наименьшей за-лесенностью в бассейне р. Москвы;
с конца XIX в. до 1960-х гг. — период, за который исчислялась норма стока для большинства рек СССР по К.П. Воскресенскому [6] и для которого имеются обобщенные данные воднобалан-совых станций [10]. Этот период принят в качестве исходного для расчетов гидрологических изменений в другие периоды;
2
133
Рис. 1. Структура речного стока (Я). Sc — поверхностный склоновый сток, £г — сток с площади гидрографической сети, 5 = 5с + £г — суммарный поверхностный сток, V — сток верховодки, и — подземная составляющая речного стока, 1= V+ и — сток инфильтрационного происхождения, Я = (5с + 5г) + (V + и) = 5 + I.
начало второй половины ХХ в. (1960-1980-е гт) — период наибольшего антропогенного воздействия на сельскохозяйственные угодья;
начало XXI в. (на уровне 2010 г.), характеризующееся наибольшим развитием урбанизированных площадей.
Кроме того, рассмотрены самые последние годы (после 2012 г., когда произошло расширение г. Москвы), в качестве отдельного этапа в начале XXI в.
В качестве исходной информации были использованы: статистический материал о структуре ландшафтов, традиционная гидрометеорологическая информация, а также данные наблюдений на воднобалансовых станциях.
Основные расчеты гидрологический изменений выполнены применительно к средним климатическим условиям, соответствующим периоду исчисления нормы стока, по К.П. Воскресенскому, т.е. в некотором роде аналогично тому, что ранее было сделано А.М. Грином [7] для Центрально-Черноземного района или М.И. Львовичем, Г.М. Черногаевой и Е.П. Чернышевым для территории г. Москвы [14—16]. Основное внимание уделено поверхностному стоку (со склонов, с площади гидрографической сети, суммарному) за зимне-весенний и летне-осенний сезоны и в целом за год, выполнены и расчеты изменения стока инфиль-трационного происхождения (включающего сток верховодки и подземный), а также суммарного (полного) речного стока за указанные сезоны и за год. Структура речного стока представлена на рис. 1.
СТРУКТУРА ЛАНДШАФТОВ
В табл.1, 2, на рис. 2 приведены сведения о том, как со временем менялась ландшафтная структура в бассейне р. Москвы и на территории, занимаемой г. Москвы (рис. 2).
Представлены также данные об изменении численности населения, а для бассейна — и числа
населенных пунктов как свидетельство общей антропогенной нагрузки на ландшафты. Соответствующая информация получена из источников [1, 5, 8, 9, 12, 13, 17-19, 21-23, 26]. В качестве элементов ландшафтной структуры выбраны угодья, наиболее контрастные с точки зрения гидрологической, условий формирования стока, особенно во время половодья. Это площади, занятые лесом, зяблевой пахотой, водные акватории, но в основном - сельскохозяйственными полями, не распахиваемыми с осени и обладающими ко времени весеннего половодья пониженными, по сравнению с зябью, инфильтрационными свойствами. Выделены также урбанизированные участки, подразделяющиеся на водонепроницаемые, занятые крышами, дорогами, тротуарами, площадями и т.д., и на относительно малопроницаемые за счет их вытаптывания и уплотнения в условиях города (газоны, парки и т.д.). В число урбанизированных территорий, помимо городов, относим также сельские населенные пункты, дорожную сеть, аэродромы и т.п.
Для оценки влияния урбанизации на формирование стока за рассматриваемые периоды времени на территории Москвы в качестве основной расчетной была выбрана площадь города в границах 2010 г. — 1081 км2. На этой площади доля урбанизированных и условно-естественных участков менялась в рассматриваемые периоды. Причем, структура ландшафтов на условно--естественных участках принята такой же, как и на остальной части бассейна р. Москвы. Это же относится и к тем землям, которые включены недавно в состав Большой Москвы.
На начало XXI в. площадь водонепроницаемых участков в бассейне р. Москвы определена авторами в размере 6% (табл. 2). Интересно, что, по последним расчетам Ю.В. Бабиной [1], площадь земель под постройками, дорогами, дворами (по существу, водонепроницаемыми участками) в 2005 г. оценена в Центральном федеральном округе в 25.7 тыс. км2 (~4% его общей площади).
Таблица 1. Динамика численности населения и структуры землепользования в бассейне р. Москвы (площадь 17600 км2)
Показатели Середина Начало Начало второй Начало Период исчисле-
XIX в. ХХ в. половины XX в. XXI в. ния нормы стока
Население, млн чел. (всего) 0.8 3.2 9.6 15.9 4.5
Число городов 7 19 30 40 19
Численность городского населения, млн чел/% 0.3/38 2.2/68 8.8/83 15.4/97 3.7/96
Площадь городов, км2 121 348 1324 2300 598
Число сельских населенных пунктов 2747 5129 3402 1675 3759
Площадь сельских населенных пунктов, км2 302 643 794 944 580
Длина дорог, км 4000 6215 23384 40553 11200
Площадь дорог, км2 20 31 157 284 69
Общая площадь урбанизированных террито- 443/3 1022/6 2275/13 3528*/20* 1247/8
рий, км2/%
Площадь водонепроницаемых участков, км2/% 49/0.3 139/1 572/3 1004/6 253/2
% малопроницаемых участков 2.7 5 10 14 6
% залесенности 41 24 33 43 33
% зяблевой пахоты 2 3 16 8 7
% прочих земель** 54 67 38 29 52
* С учетом границ г. Москвы на уровне 2010 г., т.е. до ее последнего расширения. ** С учетом водных поверхностей.
Таблица 2. Динамика населения и ландшафтной структуры г. Москвы за 1855—2013 гг.
Показатели Середина Начало Начало второй Начало Современный
XIX в. (годы) ХХ в. половины ХХ в. XXI в.* период
Население, млн чел. 0.3 2 8.6 11.9 12
Фактическая площадь города, км2 73 244 879 1081 2511
Расчетная площадь (город в границах 2010 г.), км2 1081 1081 1081 1081 2511
Территория за пределами фактических границ 1008 837 202 0 0
города, км2
% от расчетной площади
Залесенность 38 19 6 0 22
Зяблевая пахота 2 2 3 0 4
Прочие земли 50 51 6 ~2** 21
Водонепроницаемые участки 1 4 35 50 24
Малопроницаемые участки 9 24 50 50 29
* С учетом границ г. Москвы на уровне 2010 г., т.е. до ее последнего расширения. ** Земли, в основном занятые водными поверхностями.
По-видимому, в бассейне р. Москвы, существенную часть которого занимает г. Москва, эта величина должна быть несколько выше и близка к рассчитанным авторами — 6%. Очевидно общее нарастание антропогенной нагрузки на водосбор р. Москвы с течением времени. Так, общая численность населения на территории бассейна р. Москвы за рассматриваемый период возросла почти в 19 раз, а городского — почти в 50 раз. Если здесь в 1853 г. было 7 городов, то в 2010 г. — 40 (при уменьшении численности сельского населения и сельских населенных пунктов). Длина дорог и за-
нимаемая ими площадь возросли в 10 раз. Территория городов увеличилась к 2010 г. почти в 20 раз, а к 2013 г. (в связи с расширением г. Москвы) — более чем в 30 раз, хотя большую часть ее новой территории пока нельзя считать урбанизированной. При этом общая площадь водонепроницаемых территорий возросла почти в 20 раз. Правда, процесс возрастания антро
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.