УДК 556.546(282.247.41)
Оценка заливаемости дельты Волги в современных условиях
К. В. Цыценко*, А. Л, Шалыгин*
Приводятся результаты дешифрирования космических снимков дельты Волги за 1975—1998 гг. с использованием ГИС-программы И Выполнены оценки заливаемости дельты в межень и во время половодья. Показано, что в современных условиях вследствие зарегулирования стока и изменения деятельной поверхности дельты заливаемость ее существенно уменьшилась по сравнению с прошлыми годами, когда гидрологический резням Волги был близок к естественному.
Проблема оценки заливаемости дельты Волги всегда привлекала к себе пристальное внимание многих ученых и специалистов. С объемом и продолжительностью половодья были тесно связаны условия затопления нерестовых угодий дельты, водообеспечение сельского хозяйства и т. п. Затопление дельты оказывает также непосредственное влияние и на формирование потерь поверхностных вод на испарение, без расчета которых невозможен учет притока в Каспийское море.
Среди многочисленных публикаций на эту тему наибольшее признание получили результаты исследований, выполненных Д. Н. Катуниным [7, 8] и В. С. Рыбаком [14, 15]. Так, например, сведения о заливаемости дельты, рассчитанные В. С. Рыбаком еще в 1960-е годы, почти полностью повторены в современной монографии [17], опубликованной в 1998 г. С момента выхода в свет [3, 7, 8, 14, 15] прошло более двух десятилетий. За этот период существенно изменился режим увлажненности бассейна Волги; с конца 1980-х годов заметно ослабло влияние хозяйственной деятельности. Вместе с тем за последние годы получило широкое развитие применение космических методов исследований.
С. С. Байдин [3], рассматривая различные способы расчета заливания дельты (через идеальное послойное или возможно максимальное затопление), отмечал, что действительное затопление наиболее точно можно определять по аэрофотосъемкам дельты при разных отметках уровня воды на подъеме и спаде половодья. Такая возможность представилась авторам настоящей статьи при выполнении исследований в рамках международного проекта "Гидрологическое и гидродинамическое исследование и прогноз водного баланса Каспийского моря. Влияние климатических факторов и хозяйственной деятельности" (САББЕАЗ), проводившегося в 1997—2000 гг. по программе ШСО-СОРЕКШСШ. Тогда удалось получить серию из
* Государственный гидрологический институт. 80
Таблица 1
Характеристики использованных космических снимков дельты Волги
Дата съемки Снимок Разрешение, M Диапазоны (каналы) Фаза режима р. Волга Уровень воды у Астрахани, м БС Уровень моря, м БС
24VI1975 "Landsat-MSS" 57 Межень -25,48 -28,51
10 X 1975 "Landsat-MSS" 57 1—4 Межень -25,95 -28,85
8 VI1978 "Landsat-MSS" 57 1—4 Половодье (спад) -23,45 -28,83
1 VII1984 "Landsat-TM" 30 1—7 Межень -25,38 -27,92
20 V 1986 "Landsat-TM" 30 1—7 Половодье (спад) -22,34 -27,82
5 IV 1987 "Landsat-TM" 30 1—7 Межень -24,31 -27,79
19 V 1991 "Pecypc-01" 200 2,4 Половодье(подъем) -21,70 -27,13
27 IV1995 "Landsat-TM" 30 1—7 Половодье(подъем) -22,76 -26,65
27V1995 "Pecypc-01" 160 2,4 Половодье (пик) -21,86 -26,57
12VI1996 "Pecypc-01" 150 2—4 Межень -24,92 -26,69
17VI 1997 "Pecypc-01" 155 1—4 Половодье (пик) -22,37 -27,00
10V 1998 "Peeypc-01" 200 4 Начало подъема -23,70 -26,95
18V 1998 "Pecypc-01" 200 4 Половодье (пик) -22,12 -26,95
13 отечественных и зарубежных космических снимков дельты Волги (табл. 1), освещающих длительный промежуток времени с 1975 по 1998 г. Снимки выбирались по принципу охвата как всей амплитуды изменений уровня Каспийского моря за указанный период (от -28,9 до -26,6 м БС), так и различных фаз гидрологического режима Волги: межень, подъем и спад половодья.
Следует отметить, что разное разрешение и разное число спектральных диапазонов (каналов) не позволили дешифрировать снимки с одинаковой точностью. Кроме того, снимки различных лет не полностью охватывают исследуемую территорию, в результате чего на некоторых из них обрезаны либо западные, либо восточные ее части, либо вершина дельты, либо ее морской край. Несмотря на это, анализ указанных материалов позволил существенно расширить и дополнить имеющиеся представления об особенностях и размерах затопления дельты в современных условиях.
Дешифрирование космической информации осуществлялось на персональных компьютерах с использованием лицензионной ГИС-программы ILWIS (продукт ITC, Голландия), специально приобретенной для этой цели. Методика исследований основывалась на руководствах к системе ILWIS и на опыте аналогичных разработок [16, 20, 21]. Использовались как исходные спектральные диапазоны, так и (при наличии необходимых исходных) вычисляемые по ним искусственные: NDVI (нормализованный разностный вегетационный индекс), SWCI (индекс влагосодержания почвы) и LWCI (индекс влагосодержания листьев). Два последних удалось, правда, определить только из комплекта спектральных диапазонов снимков "Landsat-TM", Из всех указанных диапазонов рассчитывалась взаимная корреляционная матрица, а для классификации каждого конкретного снимка выбирались максимум 4—5 диапазонов с наименьшей взаимной корреляцией.
Прежде чем приступить к анализу заливаемости дельты Волги, необходимо остановиться на вопросе оценки площади самой дельты. Этот важный вопрос тесно связан с задачей выделения и учета разных участков рассматриваемого района в процессе их затопления во время прохождения половодья. В литературе сейчас можно встретить два подхода к определению площади дельты и ее отдельных частей.
По первому из них дельту Волги традиционно делят на три части: центральную (или собственно) дельту, западные и восточные подстепные ильмени. Количественные значения указанных составляющих и их изменения за многолетний период приведены в [6]. Напомним только, что по результатам дешифрирования аэрофотосъемок 1936—1939 гг. суммарная площадь дельты была определена в 18 950 км2 [3, 4], а по оценкам ГГИ с использованием аэрофотосъемки 1982 г. площадь последней составила 15,4 тыс. км2, причем в обоих случаях размеры собственно дельты превысили 10 тыс. км2. Упомянутое выше деление дельты на отдельные участки использовалось также и в других публикациях [10, 12, 19].
Во втором подходе, предложенном в 1973 г. В. С, Рыбаком [14, 15], к территории дельты Волги стала относиться только ее центральная часть и западные подстепные ильмени. Вместе с тем из центральной дельты была исключена так называемая култучная зона и отнесена к устьевому взморью. Одновременно в дельту включалась часть восточных ильменей. В принятых таким образом новых границах площадь исследуемой территории уменьшилась примерно до 11 тыс. км2, в том числе центральная дельта — до 8,6 тыс. км2. Предложения В, С. Рыбака нашли свое применение в [9, 11, 17].
Надо отметить, что определение площади дельты Волги (ее центральной части) во многом зависит от надежной оценки местоположения морского края дельты (МКД), характеризующегося большой изменчивостью. Положение осложняется не только отсутствием четких природных ориентиров МКД, но и наличием между надводной и подводной частями дельты култучной зоны. До сих пор нет еще полной ясности, что же следует под ней понимать.
В свое время Л. С. Берг к култучной зоне относил обсохшую часть морских заливов [5], другие авторы полагают, что култучная зона примыкает узкой полосой к МКД со стороны надводной части дельты [13], а в [17] к ней отнесены, по-видимому, только прибрежные острова.
Не претендуя на окончательное решение этого дискуссионного вопроса, авторы настоящей работы предпочли остановиться на обычной схеме определения площади дельты и прилегающих к ней западных и восточных подстепных ильменей. Дополнительным стимулом к применению такого подхода явилось наличие в исходных данных сведений, касающихся затопления восточных ильменей, изучению которых в этом отношении не всегда уделялось должное внимание. К тому же использованный прием позволял хотя бы частично сопоставить полученные результаты с аналогичными исследованиями, выполненными ранее в дельте Волги, но в несколько иных ее границах.
В соответствии с принятой схемой (рис. 1) граница собственно дельты с западными ильменями проходила по рукаву Бахтемир, а с восточными —
Рис. 1.СхемадельтыВолги(снимокИСЗ"Ресурс-01" )9мая 1991 г.).
1 — центральная дельта, 2 — западные ндьмени, 3 — восточные ильмени.
по рукаву Бузан, Границы ильменей с окружающим их полупустынным пространством весьма условны, в результате чего площадь последних по данным различных исследований варьирует в больших пределах [6].
В настоящей работе морской край дельты был проведен исходя из того, что прибрежные острова, косы и окружающие их заросли полупогруженных тростников не относятся к ее территории. По мнению авторов, эти плоские острова периодически или постоянно затопляются не столько в зависимости от гидрологического цикла Волги, сколько в результате сгон-но-нагонных явлений и многолетних колебаний уровня Каспия.
Для определения МКД были также использованы топографические карты масштаба 1 : 200 ООО по съемкам 1970-х и 1990-х годов, т. е. при минимальном и максимальном за последние двадцать лет уровнях моря. Эти материалы позволили сделать вывод, что заметного изменения МКД за исследуемый период не произошло. Наблюдается лишь расширение и увеличение числа впадающих в Каспий рукавов дельты и затопление прибрежных морских островов. На относительно стабильное положение МКД в диапазоне колебаний уровня моря -29...-27 м БС указывается и в одной из последних публикаций, касающихся дельты Волги [1]. Исходя из вышеизложенных соображений, суммарная площадь дельты составляет 15 186 км2, в том числе центральная дельта — 7742, западные и восточные ильмени соответственно 5979 и 1465 км2 (табл. 2).
Исследования заливаемости дельты Волги в различные фазы гидрологического режима осуществлялись как в целом для всей ее территории, так и для отдельных участков в соответствии с принятым выше районированием.
Межень. Оценка постоянно покрытой водой части дельты производилась по космическим снимкам, относящимся к меженному периоду. Пред-
ставлена о
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.