УДК 551.535<<1901/2011>>(282.257.5)
Анализ водного режима Амура за период до катастрофического наводнения в 2013 г.
Г. В. Соколова*
Анализируется режим дождевых паводков на Амуре за 1901—2011 гг. (до катастрофического наводнения в 2013 г.) по данным гидрологического поста Хабаровск. Рассмотрена связь годовых максимумов паводков и средних месячных уровней воды в сентябре за этот период. Установлена цикличность водного режима Амура в виде последовательной смены групп маловодных и многоводных лет за рассматриваемый период, которая позволяет сделать качественную оценку тренда режима на перспективу. Выполнен сравнительный анализ катастрофичности уровней воды Амура в период летней межени 2008 г., когда отмечался абсолютный минимум на пике па-водочной волны, и во время наводнения 2013 г.
Ключевые слова: бассейн Амура, дождевые паводки, наводнения, уровенный режим, цикличность водного режима.
Амур со среднегодовым расходом воды около 10 000 м1с по площади бассейна 1856 тыс. км2 занимает четвертое место среди рек нашей страны, уступая Енисею, Лене и Оби. Рельеф бассейна преимущественно горный, низменностями занято около 30% территории. Климат характеризуется холодной сухой зимой и теплым влажным летом. Основное питание реки бассейна Амура получают от дождей — до 60—85%, снеговое питание имеет подчиненное значение, на долю грунтового питания приходится не более 5—15%. Распределение стока внутри года крайне неравномерное. Основной сток приходится на теплую часть года — до 90—95%. Во второй половине июня — начале июля после прохождения (в апреле — мае) относительно невысоких весенних паводков сток Амура уменьшается. С началом интенсивных дождей в середине или во второй половине лета (реже в начале сентября) сток вновь увеличивается, достигая максимальных значений. Значительная часть наводнений на территории, где протекает Амур (70—75%), вызвана дождями, небольшое их число обусловлено участием талого стока. Половина снегодождевых наводнений наблюдается при вскрытии Нижнего Амура, когда наивысшие уровни воды (с участием талого стока) существенно превосходят дождевые паводки. К возникновению ранних наводнений приводит продолжительное сохранение снега в горах (до конца мая — середины июня).
* Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук; e-mail: pozhar@ivep.as.khb.ru.
Для рационального планирования грузоперевозок по Амуру, использования пойменных земель в сельскохозяйственном производстве еще весной нужно иметь прогноз водности реки на весь летне-осенний период. Обычный гидрологический метод прогноза дождевого стока, основанный на учете запаса воды в руслах рек, не может обеспечить необходимую заблаговременность, так как время добегания стока до Среднего Амура (наиболее важного в сельскохозяйственном производстве участка реки) составляет всего 7—10 сут. Актуальность прогнозов большой заблаговремен-ности потребовала провести анализ динамики наивысших годовых уровней воды (на примере водомерного поста Хабаровск; критическая отметка 300 см) за более чем вековой период наблюдений (1901—2011 гг.). Годог вые максимумы паводочных волн в 87% случаев были вызваны дождями, оставшиеся 13% случаев обусловлены участием талого стока. За этот период высокая пойма на Амуре затапливалась 29 раз (26%) (при максимальной отметке 500—600 см и выше над нулем графика поста), средняя пойма — 67 раз, нижняя пойма — 99 раз. Слой воды на средней пойме в 21 случае достигал двух метров. Полностью под водой пойма Амура была 8 раз: в 1902, 1932, 1951, 1953, 1956, 1957, 1959 и 1984 гг. В эти годы продол жи тель ность стоя ния воды на ни жней и сред ней по й ме со став ля ла 3—5 мес.
На рис. 1 представлена динамика наивысших годовых уровней воды р. Амур у Хабаровска за 1901—2011 гг. с изображением полиномиальной линии тренда, который после зарегулирования р. Зея, основного стокофор-мирующего притока Амура, стал отрицательным. По данным расчетов гидрологов-прогнозистов Хабаровского гидрометцентра (под руководством Е. П. Тетерятниковой [5]) была получена оценка влияния стока р. Зея (с учетом ГЭС) на водность Амура у Хабаровска — около 20% объема паводка при прочих равных условиях. Если ввести соответствующую поправку на график (см. рис. 1), то отрицательный тренд наивысших годог вых уровней воды Амура у Хабаровска выровняется. Согласно данным Росгидромета [6], сток р. Зея в первую декаду августа 2013 г. составил 30% объема паводка на Амуре при уровне воды у Хабаровска на 1 августа 403 см.
Н, см
400 200 О
1901 1920 1940 1960 1980 2000
Рис. 1. Динамика наивысших годовых уровней воды р. Амур у Хабаровска за 1901—2011 гг.
Красная линия — полиномиальная линия тренда.
Установлено [1—4], что в годы перед катастрофическим наводнением 2013 г. складывались предпосылки к изменению тенденции общего уменьшения наивысших годовых уровней воды на противоположную. Это подтверждается цикличностью, выявленной автором статьи в 2011 г., которая была обнаружена по средним месячным уровням воды за сентябрь, усредненным по методу скользящих пятилеток (рис. 2). Во-первых, средние уровни воды за сентябрь, являясь интегральной характеристикой водного режима Амура, имеют значимую корреляцию с наивысшими годовыми уровнями (Я2 = 0,68). Во-вторых, уровень воды в Амуре в сентябре характеризуют исключительно дождевые паводки (т. е. без участия талого стока), что дает возможность оценивать в паводочном режиме Амура периодичность многоводных лет с наводнениями и маловодных лет с продолжительной летне-осенней меженью. Начиная с многоводных 1950-х годов на графике выделяются два значительных тренда с общей тенденцией понижения уровня воды: по наибольшей продолжительности тенденции понижения уровней (около 25 лет) и наибольшей амплитуде понижения уровней за данный период наблюдений (около 3,5 м).
Результаты анализа водного режима Амура (рис. 1) и закономерности в смене циклов маловодных и многоводных лет (рис. 2) позволили сделать следующий вывод относительно катастрофического наводнения в 2013 г. Так, уже в 2008 г. после продолжительной летне-осенней межени с экстремально низкой отметкой годового максимума у Хабаровска (63 см) следовало ожидать естественного процесса саморегуляции водной артерии Амура в виде прохождения в ближайшие годы очень высокой паводочной волны. В связи с этим возникала вероятность достижения на пике ожидаемо го па вод ка у Ха баров ска вы со ко го ис то ри чес ко го го ри зон та за весь период систематических наблюдений (начиная с 1896 г.). Определенная степень достоверности угрозы возникающих чрезвычайных ситуаций из-за возможного затопления многих хозяйственных объектов обусловливалась "вхождением" Амура (согласно установленной цикличности годовых максимумов) в 2012 г. на ветвь резкого подъема уровня воды. Однако для Амура,
Рис. 2. Динамика средних месячных уровней воды р. Амур у Хабаровска за сентябрь, усредненных по скользящим пятилеткам, и параллельные ветви спада циклов групп маловодных и многоводных лет (пунктир) за 1901—2011 гг.
как крупной водной артерии, обширное и длительное затопление высокой поймы в 2013 г. представляло собой естественный природный процесс возоб-нов ле ния (по сле катас тро фи чес кой лет ней межени 2008 г.) об ыч но го в пределах многолетней амплитуды колебания (430 см за 1896—2014 гг.) режима годовых максимумов паводочных волн.
По данным 2012 г. и выявленной качественной оценке тренда водного режима Амура предполагалось, что в 2013 г. возможно зеркальное отражение лет ней межени 2008 г. от но си тель но сред ней мно голет ней ве ли чи ны годовых максимумов. Так, в 2008 г. абсолютная величина отклонения от нормы в 430 см составила 367 см. Было сделано предположение, что в 2013 г. примерно на такую же величину от нормы может подняться урог вень воды на пике наводнения — до отметки 797 см (430 + 367 = 797 см). Однако подобные предварительные результаты анализа для целей вероятностного прогноза нашли свое отражение лишь в годовом отчете за 2011 г. и в устных докладах автора статьи, опубликованных позднее [2, 4]. В реальности амплитуда колебания годового максимума относительно нормы в 2013 г. составила 378 см (при наивысшей отметке у Хабаровска 3 сентября, равной 808 см), т. е. всего на 11 см больше экстремального отклонения уровня воды от нормы в 2008 г. (по абсолютной величине). Таким обраг зом, полученные результаты по водному режиму Амура у Хабаровска имеют аргументированное практическое подтверждение и могут быть исполь-зо ва ны для раз ра бот ки ме тода дол гос роч но го про гно за вод но го ре жи ма Амура.
Литература
1. Соколова Г. В. Гидрологический режим водосборов Амура как критерий экологической роли леса. /В сб.: Регионы нового освоения: ресурсный потенциал и инновационные пути его использования. — Хабаровск, ИВЭП ДВО РАН, 2011, с. 60—62.
2. Соколова Г. В. Исторические проблемы Амура: наводнения, лесные пожары, рубки... /В газете Дальневосточного отделения Российской академии наук "Дальневосточный ученый" от 16 июля 2014, № 14 (1504), с. 4—5.
3. Соколова Г. В. Наводнения, лесные пожары и рубки, влияющие на изменчивость ландшафтов. /В сб.: Регионы нового освоения: теоретические и практические вопросы изучения и сохранения биологического и ландшафтного разнообразия. — Хабаровск, ИВЭП ДВО РАН, 2012, с. 320—324.
4. Соколова Г. В., Бабурин А. А., Верхоту-
ров А. Л. Водный режим Амура и динамика лесопокрытой площади на речных водосборах в условиях изменяющегося климата. /В сб.: V Дружининские чтения — Водные и экологические проблемы, преобразование экосистем в условиях глобального изменения климата. — Хабаровск, ИВЭП ДВО РАН, 2014, с. 141—145.
5. Тетерятникова Е. П. Проблемы долгосрочных гидрологических прогнозов в бассейне р. Амура на основе учета аэросиноптических материалов. — Л., Гидрометеоиз-дат, 1985, 104 с.
6. "Тихоокеанская звезда" от 20 августа 2013 г., № 154, с. 2.
Поступила 4 VIII 2014
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.