МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В СТОКЕ ВЕРХНЕЙ ВОЛГИ В 1882-2017 ГГ

ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК: 556.169:556.53

_МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В СТОКЕ ВЕРХНЕЙ ВОЛГИ В 1882-2017 ГГ._

DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2019.2.66.303 Литвинов Александр Сергеевич д.г.н., гл.н.с.

Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН LONG TERM CHANGES IN THE UPPER VOLGA FLOW IN 1882-2017

Litvinov Aleksandr Sergeevich

АННОТАЦИЯ

Проанализированы изменения стока верхней Волги по восстановленным данным объемов притока в Рыбинское водохранилище до его создания с учетом существования Иваньковского и Угличского водохранилищ и по водным балансам за период нормальной эксплуатации. Показано, что до создания водохранилища и в период его эксплуатации наблюдались периоды повышенной и пониженной водности. Большой размах межгодовых и внутригодовых колебаний уровня в годы разной водности определяет объем и площади водохранилища и мелководной зоны, лимитирующих развитие донных биоценозов.

Ключевые слова: потепление климата, маловодные и многоводные периоды, Рыбинское водохранилище, водный баланс, уровень, водообмен.

Abstract: This paper analyzes changes in the Upper Volga flow using restored data on inflow to the Rybinsk reservoir before its construction considering the existence of Ivankovo and Uglich reservoirs and data on water balances during normal periods of their operation. It is shown that before the reservoir was established and during its operation there were two high-water periods and two low-water periods. The wide range of interannual and annual water level fluctuations in high- and low-water years determines the reservoir volume and area as well as its shallow water zone which limit the development of bottom biocenoses.

Key words: climate change, low- and high-water periods, Rybinsk reservoir, water balance, water level, water exchange.

ВВЕДЕНИЕ Несмотря на определенную устойчивость, речной сток непрерывно изменяется во времени в зависимости от колебания климатических факторов и увлажненности территории. Глобальные климатические колебания, обусловленные динамикой циркуляционных процессов в атмосфере приводят к изменениям водных ресурсов на водосборах бассейнов рек, подверженных воздействию климатических факторов.

Факт глобального потепления в ХХ веке фиксируется с семидесятых годов столетия. В 1992г. была принята Рамочная конвенция ООН по изменению климата и создана

Межправительственная группа экспертов (МГЭИК). По рекомендации Всемирной метеорологической организации (ВМО) в качестве стандартного периода для определения климатической нормы, характеризующей современный климат, был принят период в 3 десятилетия 1961-1990 гг.

МАТЕРИАЛЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ

За период с 1881 по 1916г в ГГИ выполнен водохозяйственный расчет объемов стока Верхней

Волги в створе г. Рыбинска по водохозяйственным балансам, за 1933-1940гг. сток рассчитан по уравнению водного баланса, исходя из того, что водохранилище уже существовало [1]. С 1947 по 2017 гг. использовались данные Рыбинской ГМО по водным балансам водохранилища за период нормальной эксплуатации.

До создания водохранилища наиболее крупные изменения климата в бассейне Верхней Волги наблюдались в конце 18 и втечение19 веков. Они характеризовались чередованием повышения и понижения температуры воздуха в северном полушарии во все сезоны и количества атмосферных осадков, что приводило к изменению стока рек. C 1882г по 1940г поверхностный сток в створе г. Рыбинск изменялся в 3.7 раза (от 12.204 до 47.434 км3) при средней величине 30,556 км3. Самый большой годовой объем стока 47.434 км3 и 46.989 км3 наблюдался в 1888г. и в 1899г., самый малый в 1921г, максимальные различия между ними составляли 35.230 км3 (Рис. 1). При этом, в стоке Верхней Волги отмечались 7 экстремально многоводных лет с объемом притока больше 40км3 за год и 7 экстремально маловодных лет с объемом меньше 20 км3 (табл. 1).

км3

. 1

годы

Рис. 1. Многолетние изменения стока Верхней Волги 1882-2017 гг., км3 , 1 - суммарный годовой сток, 2 - суммарный сток осреднение по 5 годам

Таблица 1

МНОГОВОДНЫЕ И МАЛОВОДНЫЕ ГОДЫ НА ВЕРХНЕЙ ВОЛГЕ _ЗА ПЕРИОД 1888 - 1940 Г._

Многоводные годы Маловодные годы

№ Год Объем притока, км3 № Год Объем притока, км3

1 1888 47.434 1 1891 15.547

2 1899 46.889 2 1897 19.899

3 1902 41.628 3 1920 18.246

4 1903 40.051 4 1921 12.204

5 1908 44.588 5 1937 18.608

6 1916 45.852 6 1939 17.818

7 1928 42.790 7 1940 18.414

Среднее 44.128 Среднее 17.248

Топография Молого-Шекснинского водохранилища составляет ~0.4 среднего

междуречья позволила создать водохранилище и многолетнего объема притока при емкости

аккумулировать весеннее половодье Верхней несколько выше 25 км3 [2]. Волги (рис. 2). Полезный объем Рыбинского

Рисунок 2. Схема Рыбинского водохранилища. Арабские цифры: номера стандартных станций наблюдений

Рыбинское водохранилище - один из немногих крупных, искусственно созданных водоемов, для которого имеются достаточно продолжительные ряды данных многолетних гидрологических наблюдений, позволяющие проследить происходящие изменения на региональном уровне.

С момента завершения строительства Рыбинского водохранилища и за время его

эксплуатации в стоке Верхней Волги отмечено два периода повышенной водности (1950-1962, 19771995 гг.), с объемами притока 37.96 км3 и 36.73 км3 и два периода пониженной водности (1963-1976, 1996-2003гг.) с объемом притока 26.19 и 27.68 км3 соответственно. Экстремально многоводных лет было12, а маловодных 6 (табл. 2). Различия в объеме притока между ними составляли 37.192 км3.

Таблица 2

ЭКСТРЕМАЛЬНО МНОГОВОДНЫЕ И МАЛОВОДНЫЕ ГОДЫ ПОСЛЕ ВВОДА В ЭКСПЛУАТАЦИЮ РЫБИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА

Многоводные годы Маловодные годы

№ Год Приток , км3 № Год Приток, км3

1 1953 47.280 1 1964 19.304

2 1955 49.490 2 1972 16.199

3 1957 44.177 3 1973 16.463

4 1958 44.351 4 1996 17.690

5 1962 45.841 5 2002 18.734

6 1966 47.105 6 2014 17.397

7 1990 53.391

8 1991 43.790

9 1998 44.019

10 2004 45.173

11 2009 42.530

12 2017 52.390

Среднее 46.63 17.629

При наличии значительных колебаний объемов притока в водохранилище наблюдалась тенденция увеличения его годовой величины. Среднегодовой объем притока составил 33.061км3. Анализ колебаний стока рек в бассейне Верхней Волги показывает, что по всему водосбору одновременно многоводными были только 19551958 гг, а маловодными 1971-1975 гг. На фоне общей тенденции увеличения стока наблюдались

отдельные нарушения синхронности колебаний водного режима. Увеличение расходов на одних реках могло сопровождаться уменьшением на других. Среди лет, отнесенных к многоводным периодам, встречались отдельные годы с низким стоком.

В период весеннего наполнения Рыбинского водохранилища в экстремально многоводные годы повышение уровня достигало 5.27м (1955г.), а в

маловодные от 1.97м (1972г.) до 3.05м (1964г.). Продолжительность наполнения, в многоводные годы может составлять 33 дня (1955г.) при средней интенсивности 16 см/сутки. В маловодные годы при подъеме уровня 2,6-2,8 см/сутки, продолжительность наполнения увеличивается до 80 суток. За период существования водохранилища средняя продолжительность наполнения составила 58 суток, при интенсивности 6.0 см/сутки.

Максимальной отметки 102.33м и 102.38мБС среднесуточный уровень водохранилища достигал в многоводные 1955 и 1966 годы при объеме весеннего половодья 34.2 и 29.2км3 и при расходах

СРЕДНЕГОДОВОЙ ОБЪЕМ ОСАДКОВ

И ОБЪЕМ

притока 16400 и 11500 м3/сек соответственно. В целях уменьшения возможного затопления в эти годы проводились сбросы воды через водосливную плотину Рыбинского гидроузла [3,4,5]. Различия в объемах притока в водохранилище и стока из него в годы разной водности обусловливают изменения его площади. При отмеченных уровнях площадь водохранилища увеличивалась до 4805км2 и 4825 км2.Максимумы годового притока обычно совпадают с максимумами осадков на его акваторию и водосбор (табл.3).

Таблица 3

НА АКВАТОРИЮ ВОДОХРАНИЛИЩА ПРИТОКА

Год Осадки, км3 Приток, км3 Сумма, км3

1953 2.41 47.280 49.69

1957 2.529 44.177 46.706

1966 2.809 47.105 49.014

1972 1.246 16.199 17.445

1973 1.795 16.463 18.258

2002 1.621 18.734 20.355

2004 2.900 45.103 48.003

2014 1.740 17.397 19.137

2017 3.055 52.148 55.203

В 1988г. для уменьшения подтопления населенных пунктов и размыва берегов максимальный уровень наполнения

водохранилища был снижен. Отметка НПУ была установлена 101.81мБС. Повышение уровня весной изменялось от 2.55м (1990г.) до 2.18м (1991г.) и от 1.53м (1996г.) до 1.84м (2002г) соответственно. В многоводном 1990г. весной уровень не превысил отметку 101.76мБС.

С 2000 по 2017г. приток в водохранилище изменялся от 17.397 до 52.148 км3, четыре года (2004, 2009, 2012, 2017) приток был больше 40км3 в год и в 2002 и 2014г меньше 20км3. Межгодовые различия в притоке в водохранилище, большой размах внутригодовых колебаний уровня приводят к изменениям его площади и площади мелководной зоны, которая для водохранилища ограничена изобатой 4м [3,4]. При таком определении площадь мелководной зоны при НПУ равна 1847км2. Навигационное понижение уровня на 2.5м уменьшает площадь мелководной зоны до 672км2. На момент ледостава при среднем многолетнем понижении уровня на 1.8м ее площадь уменьшается до 967км2 .

Таблица 4

ОТКЛОНЕНИЕ ГОДОВОГО И СЕЗОННОГО СТОКА В РАЗЛИЧНЫЕ ПЕРИОДЫ _ВОДНОСТИ (% ОТ НОРМЫ, 1947-2003 ГГ.)_

Период водности Год Весна, ГУ-УГ Лето, УГГ-УШ Осень, ГХ-Х Зима, ХГ-ГГ ГГГ

1950-1962 гг. (многоводный) 16 12 22 39 3 -21

1963-1976 гг. (маловодный) -19 -8 -36 -49 -20 -23

1977-1995 гг.(многоводный) 10 3 9 22 16 38

1996-2003 гг. (маловодный) -14 -20 0 -12 2 4

Площади осушения мелководной зоны один из существенных факторов лимитирующих развитие донных биоценозов. Наименее благоприятные условия обитания донного населения наблюдаются в верхнем высыхающем слое. Число наблюдаемых здесь видов донных беспозвоночных в 2-2.5 раза меньше в маловодные годы чем в многоводные.

В годы разной водности отмечаются и наиболее значительные изменения в сезонном притоке в водохранилище. Если в маловодный период 1963-1976 гг. летний меженный сток был на 35% ниже нормы, а осенний на 49%, то за маловодие 1996-2003 гг. летний сток был равен норме, а осенний - только на 12 % ниже нормы. За зимние периоды 1978-1995гг. и 1996-2003гг. приток воды превышал норму на 16 и 2 % соответственно. В марте 1990г. приток превышал норму на 38 %. Рост величины притока в зимнюю межень обусловлен повышением температуры воздуха в зимний период, что привело к увеличению числа оттепелей и сдвигу весеннего половодья на более ранние сроки (табл. 4).

Объемы притока, стока и объем водоема определяют интенсивность водообмена в водохранилище, одну из важнейших характеристик его экосистемы. Максимальных значений водообмен водоема достигает в апреле. Это обусловлено уменьшением объема воды в водохранилище в результате зимней сработки и увеличением притока в период весеннего половодья. По мере наполнения водохранилища, снижения объема притока и сброса водообмен уменьшается и в течение лета находится на низком уровне с минимумом в августе-сентябре. С октября отмечается его увеличение, связанное с дождевыми паводками, а затем с началом зимней сработки.

Заключение Интенсивность притока и стока, продолжительность наполнения, отметки максимального уровня Рыбинского водохранилища определяются климатическими условиями конкретного года. Максимумы годового притока и стока обычно совпадают с максимумами осадков. Большой размах внутригодовых колебаний уровня, обусловленный изменчивостью воднобалансовых

характеристик и приводящий к росту площадей временного осушения, недостаточная

обеспеченность нерестилищами рыб, оказывает влияние на условия обитания гидробионтов и состояние экосистемы водохранилища.

Список литературы

1.Бюриг Р.Ф. Приток и сток Рыбинского водохранилища. // Труды ГГИ, Гидрометеоиздат, 1950. -134-178 с.

2.Волга и ее жизнь. Л.: Наука. 1978.- 224 с.

3.Герасимов Ю.В., Поддубный С. А. Роль гидрологического режима в формировании скоплений рыб на мелководьях равнинных водохранилищ. Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 1999. -171 с.

4.Литвинов А.С., Рощупко В.Ф. Многолетние и сезонные колебания уровня Рыбинского водохранилища и их роль в функционировании его экосистемы. Водные ресурсы. 2007.Т. 34. № 1. -33-40с.

5.25 лет Угличской и Рыбинской ГЭС. М.: Л.: Энергия,1967. - 311 с.

УРАЛ: ГОРЫ НА ПУТИ СОЛНЦА

Шаяхметов Ражап Миниханович

Канд. пед. наук.

ГБОУ Школа № 1236, г. Москва.

АННОТАЦИЯ

В статье выдвигается гипотеза древнетюркского происхождения топонима «Урал» в значении «гора на пути Солнца», в результате сложения древнетюркских корневых основ «ур» и «ал».

ABSTRACT

The article puts forward the hypothesis of the ancient Turkic origin of the toponym "Ural" in the sense of "mountain on the way of the Sun", as a result of the addition of the ancient Turkic root bases "ur" and "al".

Ключевые слова: Урал-тау, Аша, древнетюркские корневые основы, топоним, солнечная сторона, восток.

Keyword: Ural-Tau, Asha, the ancient root of the base, place name, Sunny side, east.

Интерес к возникновению топонима «Урал» не угасает с момента первых описаний этих гор и появления его на первых картах, разгадка значения которого имеет не только чисто научный географический аспект, но и культурологический, как отражение видения тюркских народов окружающего мира. Этапы исследований и изменение топонимики Уральских гор в работах европейских, арабских и русских исследователей достаточно широко отражены в работе Н.П. Архиповой и Е.В. Ястребова, на которую мы опираемся в своем исселедовании. Естественно, в центре нашего внимания лежит русская (российская) топонимика [2]. В статье мы выборочно остановимся, как мы считаем, на наиболее важных источниках информации.

В письменных источниках цивилизованных народов античного мира появились первые указания о существовании Уральских гор. В частности, «отец Истории» Геродот, в своем знаменитом труде «История» сообщает, что за Скифией «...земля уже твердая, как камень, и неровная. После долгого перехода по этой

каменистой области придешь в страну, где у подножья высоких гор обитают люди» [4, с.23]. Точного отожествления с Уральскими, эти «высокие горы» не получили. Кроме того, Геродот указывает, что задолго до него, далеко на севере от Скифии побывал другой античный исследователь Аристей (автор поэмы Аримаспия), который, как предполагается, посетил Среднее Предуралье -земли исседонов (что также, не имеет научного обоснования). Как географический объект Уральские горы были письменно зафиксированы как горы Рифейские или Гиперборейские, что, опять-таки, можно допустить с высокой долей условности. На географической карте Птолемея (II век до н.э.), Уральские горы можно рассматривать как Гиперборейские горы (как видно, никакой связи с современным названием гор, нет), правда, в горизонтальном направлении, что позволяет сделать вывод о том, что ему Гиперборейские горы были известны только по информации от непрофессиональных географов, что и не позволило сориентировать их меридионально.