Identification and quantification of geographical water sources in A swamp catchment in the Zapadnaya Dvina river basin
Authors: Губарева Т.С. , Гарцман Б.И. , Ефимова Л.Е. , Терский П.Н. , Белякова П.А. , Казачук А.А. 
Published: July 2024

Детальные исследования источников питания и механизмов формирования речного стока стали возможными в последние десятилетия благодаря развитию инструментария гидролого-гидро­гео­хими­ческого анализа. С использованием трассерной модели смешения (ЕММА) и данных гидролого-гидрохимических съемок уточнены источники питания реки Велеса в бассейне реки Западная Двина и выполнена их оценка. Источниками питания являются: воды валдайского надморенного водно- и озерно-ледникового водоносного горизонта, болотные воды, атмосферные воды. Продемонстрирован специфический характер их сезонной динамики в период с мая 2017 года по июнь 2018 года. Воды надморенного водно- и озерно-ледникового комплекса – значительная и постоянно действующая составляющая речного стока. Их доля в период весеннего половодья 2018 года составила – 21%, а в периоды, следующие за сходом половодья, их доля заметно выше: в 2017 году – 31%, в 2018 году – 38%. Значительная доля атмосферных вод отмечалась в зимний период 2017 года – до 30%, что обусловлено избыточной увлажненностью водосбора в результате выпадения аномальных жидких осадков и нетипичной метеорологической обстановкой в первой половине зимнего периода 2017 года. Максимальные доли атмосферных вод (до 60%) отмечаются в теплые периоды, после схода весеннего половодья, 2017 и 2018 годах. Предшествующее увлажнение водосбора и осадки в периоды съемок были главными причинами высокой их доли. Атмосферные осадки, поступающие в результате инфильтрации в верхнюю зону аэрации практически без существенной трансформации их химического состава (верховодка), разгружаются в реку подповерхностным путем. Болотные воды преобладали в речных водах во время весеннего половодья – 46%, их доля высока и во время зимнего периода (до 35%), а в периоды начала лета – близки к нулю.

Using the mixing model (EMMA) and hydrological and hydrochemical data, the geographical water sources for the Velesa river were identified and their quantitative assessment was made. They are: valdai super-moraine aquatic and lake-glacial aquifer water, swamp water, atmospheric precipitation water. EMMA-model results demonstrate the seasonal dynamics features of water sources in the period May 2017 – June 2018. Water of the super-moraine and lake-glacier aquifer are significant river runoff component constantly operating during year. Its proportion during the spring flood of 2018 is about 20%; its proportion in the periods following the spring flood is higher – in 2017 – 31%, in 2018 – 38%. Significant proportion of atmospheric precipitation waters is observed in the winter period of 2017 – up to 30%, it is due to excessive humidity of the catchment as a result of abnormal liquid precipitation and non-typical meteorological conditions in the first half winter period of 2017. The maximum proportion of atmospheric water (up to 60%) is occur during warm periods after a spring floods in 2017 and 2018. Antecedent watershed moistening and precipitation during the survey periods were the main reasons for the high proportion value. Atmospheric precipitation coming as a result of infiltration into the vadoze zone without significant transformation of their chemical composition (temporary perched water) is discharged into the river by a subsurface flow path. Swamp water is prevailed in river water during the spring flood – 46%, its proportion is also high during the winter period – up to 35%, and in early summer periods – decline to zero.