CC BY
294
ВЕСТНИК ЮГОРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА
_2012 г. Выпуск 3 (26). С. 21-26_
УДК 551.48
ВОДООБЕСПЕЧЕННОСТЬ ТЕРРИТОРИИ ХМАО - ЮГРЫ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
Е. Н. Козелкова
Актуальность данной темы в настоящее время определяется тем, что реки территории ХМАО - Югры являются мало изученными, так как известны лишь основные факты и показатели, а также совершается мало попыток более подробного изучения, обобщения гидрологических данных и расчета водного баланса рек территории ХМАО - Югры, что в конечном итоге позволило бы создать картосхемы водного баланса данной территории и дальнейшего изучения.
Уникальная гидрографическая сеть ХМАО - Югры относится к бассейну Карского моря, Северного Ледовитого океана. Она представлена большим (19,6 тыс.) количеством водотоков, озер и болот, что является следствием избыточного увлажнения территории. Небольшие уклоны местности определяют медленное течение рек и большой коэффициент извилистости их русел. Русла изобилуют протоками, рукавами и озерами.
Основными водными артериями округа являются Обь и Иртыш, протяженность которых в пределах округа составляет соответственно 1165 и 244 км. Устье Иртыша разделяет Обскую систему на две части - Среднюю и Нижнюю [1].
Нами неслучайно выбран водный баланс, т. к. водный баланс - это количественная характеристика круговорота воды, который может показать правильность использования поверхностных и подземных вод для нужд человечества. Метод расчета водного баланса применяется для изучения приходных и расходных элементов крупных частей земного шара -суши, океана и Земли в целом, отдельных материков, больших и малых речных бассейнов и озер, наконец, больших участков полей и леса. Этот метод позволяет гидрологам решать многие теоретические и практические задачи, а так же расчетом составляющих водного баланса широко пользуются при изучении водного режима. Кроме того, это позволяет определить статьи расхода воды на данной территории и оценить, какая ее часть расходуется продуктивно и непродуктивно, изучить фильтрацию влаги в почву и ее водорегулирующую способность, наконец, установить приемы искусственного управления этими процессами. В основе изучения водного баланса лежит сравнение приходных и расходных его частей.
Формулы расчета по Михайлову, 2005:
1. С учетом общих положений о водном балансе участка суши и результатов рассмотрения водного баланса различных вертикальных зон в речном бассейне уравнение водного баланса реки для интервала времени At в наиболее общем виде представим следующим образом:
х + у + w1 + = у2 + w2 + г2 ±Ап (1),
где х - жидкие (дождь) и твердые (снег) осадки на поверхности речного бассейна; у1 - поверхностный приток из-за пределов бассейна (при правильно проведенной водораздельной линии такой приток может быть лишь искусственным - с помощью пересекающих водораздел трубопроводов, каналов, часто с системой пересекающих водораздел трубопроводов, каналов, часто с системой подпорных сооружений, насосных станций и т. д.); w1 - подземный приток из-за пределов бассейна (он может быть лишь в случае несовпадения поверхностного и подземного водоразделов); г1 - конденсация водяного пара (часто величину конденсации объединяют с осадками х и вычитают из испарения 72); у2 - поверхностный отток за пределы бассейна (он может быть представлен прежде всего стоком самой реки у'2, а также искусственным оттоком у"2, осуществляемым через водораздел с помощью гидротехнических сооружений); w2 - подземный отток за пределы бассейна (он, как и для w¡, может быть лишь в случае несовпадения поверхностного и подземного водоразделов); г2 - испарение с поверхности бассейна, складывающееся из суммарного испарения, а также испарения с поверхно-
стей, покрытых водой или снегом и льдом; ±Лы - изменение запасов воды в бассейне (руслах рек, водоемах, почве, водоносных горизонтах, снежном покрове и т. д.) за интервал времени Лt (с плюсом - при увеличении запасов воды, с минусом - при их уменьшении).
Атмосферные осадки, подземный приток и искусственный поверхностный приток из-за пределов бассейна составляют приходную часть уравнения водного баланса; поверхностный и подземный стоки за пределами бассейна, и испарение объединяются в расходные части уравнения водного баланса.
2. Во многих случаях возможны некоторые упрощения уравнения водного баланса (1). Чаще всего можно не учитывать конденсацию г1. Для больших речных бассейнов нередко не учитывают подземный приток и отток на границах бассейна (их величины значительно меньше других членов уравнения) или принимают вид н'1 ~ В таких случаях и при отсутствии искусственного перераспределения стока между смежными бассейнами уравнение водного баланса примет вид:
х = у + г ± Аы (2)
Уравнение (2) широко используют в гидрологии для анализа водного баланса речных бассейнов для отдельных месяцев, сезонов, лет. Нередко при анализе уравнения водного баланса вида (2) оказывается, что осадки х и сток у не вполне соответствуют друг другу. Такая ситуация возникает, например, когда зимние осадки, выпавшие в конце календарного года («прошлогодний снег»), стекают лишь весной следующего года. Чтобы избежать такого несоответствия и уменьшить величину переходящих от года к году запасов влаги в бассейне (±Лы), вводят понятие гидрологический год, начало которого в климатических условиях России приходится на осенние месяцы (1 октября или 1 ноября).
3. Наконец, при осреднении за длительные периоды, когда изменением запасов воды в пределах речного бассейна (±Лы) можно пренебречь, уравнение водного баланса записывают в самом простом виде:
X = у + г (3)
Это уравнение (3) («осадки равны стоку плюс испарение» или «сток равен осадкам минус испарение») называют уравнением водного баланса речного бассейна для многолетнего периода.
Распределение величин х, у и ъ на земном шаре носит зональный характер и зависит от климатических условий.
Какова же структура водного баланса?
Под структурой водного баланса бассейна реки понимают соотношение между различными приходными и расходными составляющими уравнения водного баланса.
Рассмотрим уравнение водного баланса для многолетнего периода и определим долю расходных членов (стока и испарения) относительно их суммы (осадков) [5]. Для этого разделим обе части уравнения на х:
1 = у / х + г / х = а + Р (4)
Отношение стока к осадкам назовем коэффициентом стока (а = у / х). Этот коэффициент показывает, какая доля осадков превращается в сток; отношение 2 / х можно назвать коэффициентом испарения и обозначить через в. Сумма а и в должна давать 1.
Диапазон возможного изменения коэффициента стока для многолетнего периода следующий: 0 < а < 1. В условиях избыточного и достаточного увлажнения (тундра, лесотундра, леса) значения а находятся обычно в пределах 0,4-0,6. В условиях недостаточного увлажнения (лесостепь, степь) величины коэффициента стока существенно меньше (приблизительно в пределах 0,4-0,1). Наконец, в условиях очень сухого климата (полупустыни и пустыни) величина а приближается к 0.
Рассмотрим по отдельности все составляющие водного баланса.
Е. Н. Козелкова. Водообеспеченность территории ХМАО - Югры на современном этапе Атмосферные осадки
Некоторые нарушения в зональное распределение осадков вносят Уральские горы и Среднесибирское плоскогорье, а также различия в особенностях рельефа, степень залесён-ности, наличие огромных заболоченных территорий, широких речных долин и др. На западных склонах Приполярного Урала среднегодовое количество осадков превышает 1000 мм, на Северном Урале 500-800 мм, но в пределах восточных склонов Урала на территории округа не выходит за пределы 700 мм. Увеличение осадков в районе Средней Оби связано с тем, что влага сюда поступает как с «ныряющими» циклонами с северо-запада, так и с южными циклонами (рис. 1) [4].
Рисунок 1. Карта-схема среднего количества осадков в год [6]
Испарение
Территория округа отличается избыточным увлажнением и недостаточной обеспеченностью теплоэнергетическими ресурсами. Годовая норма испаряемости (т. е. максимально возможного испарения), определяемой теплообеспеченностью территории, имеет ярко выраженное широтное распространение. Отмечается устойчивое уменьшение ее с юга на север от 650 до 500 мм [3].
Существенное влияние, кроме непосредственно климатических показателей, оказывают на испарение морфометрические характеристики водного объекта (площадь, форма, ориентация относительно преобладающих ветров, условия расположения). Суммарное испарение с речных водосборов - главная расходная составляющая гидрологического цикла. В соответствии с распределением испаряемости имеет примерно такой же ход изолиний. Самая северная точка округа характеризуется изолинией 350 мм, к югу суммарное испарение увеличивается и достигает значений 450 мм на юге округа. Наличие замкнутого максимума 500 мм в районе Сургута, по-видимому, связано с природными особенностями расположения метеостанций Сургут и Угут (рис. 2).
Речной сток
Годовой сток составляет на севере округа более 300 мм, равномерно уменьшаясь в южном направлении до 100 мм. В распределении среднего годового стока по территории ярко проявляется широтная зональность, а в предгорьях Урала - высотная поясность. Здесь сток увеличивается до 400 и более мм. Сток маловодных лет от многоводных отличается в 1,5-4 раза (рис. 3). [2]
Рисунок 3. Карта-схема среднемноголетнего годового стока [6]
Е. Н. Козелкова. Водообеспеченность территории ХМАО - Югры на современном этапе
Все выше изложенное сведем в общую таблицу (таб. 1).
Таблица 1. Составляющие водного баланса рек ХМАО - Югры
Название притока Осадки (х), мм Испарение (г), мм Речной сток (у), мм Коэффициент стока (а) Коэффициент испарения(в)
Иртыш 500-650 350-400 150-250 0,4 0,6
Северная Сосьва 500-550 200-300 200-300 0,5 0,5
Вах 600-650 300-350 250-300 0,5 0,5
Тромъеган 550-700 250-350 250-400 0,5 0,5
Казым 500-600 250-350 250-350 0,5 0,5
Большой Юган 600-650 250-400 150-250 0,4 0,6
Большой Салым 500-600 250-400 150-250 0,4 0,6
Лямин 550-600 250-350 200-250 0,4 0,6
Назым 500-600 300-400 200-300 0,4 0,6
Пим 550-650 250-350 200-300 0,5 0,5
На всей территории ХМАО - Югры коэффициент стока а лежит в пределах 0,4-0,6, что говорит о достаточном и избыточном увлажнении. Правильность расчетов подтверждаемся тем, что сумма коэффициента стока (а) и коэффициента испарения (в) дает 1. В целом бассейны рек можно оценить как достаточные для нужд водопользования, водопотребления и запаса водных ресурсов (рис. 4).
Рисунок 4. Карта-схема водообеспеченности территории ХМАО - Югры
В целом по округу насчитывается около 360 организаций - водопользователей. Использование водных ресурсов округа сосредоточено в равнинных районах с высоким уровнем нефтедобывающей и деревообрабатывающей промышленности.
Водоснабжение основывается преимущественно на подземных водах. Водозабор сосредоточен по течению р. Обь и на ее притоках до впадения Иртыша, на притоках р. Конда.
Сброс сточных вод приурочен в основном к крупным населенным пунктам - Нефтеюганск,
Сургут, Нижневартовск, Ханты-Мансийск [3].
И в заключении можно сказать, что проведенная нами работа дает возможность проведения дальнейших научных исследований в этой области, а так же использование данных
при решении географо-экологических задач.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гидрология и гидробиология Западной Сибири : сб. статей [Текст] / под. ред. В. А. Лезина. - Тюмень : Гос. ун-т, 1975. - 118 с. : ил.
2. Иванов, К. Е. Болота Западной Сибири, их строение и гидрологический режим [Текст] / К. Е. Иванов, С. М. Новикова. - Ленинград : Гидрометеоиздат, 1976. - 448 с. : ил.
3. Козелкова, Е. Н. Анализ методик необходимых для исследования гидрологического режима и качества природных вод [Текст] / Е. Н. Козелкова // География и экология : сб. научных трудов. / отв. ред. Ф. Н. Рянский. - Нижневартовск : Изд-во Нижневарт. гума-нит. ун-та, 2007. - Вып. № 2. - С. 138-145.
4. Лезин, В. А. Реки Ханты-Мансийского автономного округа: Справочное пособие [Текст] / В. А. Лезин. - Тюмень : Изд-во «Вектор Бук», 1999. - 160 с. : ил.
5. Михайлов, В. Н. Гидрология : учеб. пособие для высш. шк. [Текст] / В. Н. Михайлов, А. Д. Добровольский, С. А. Добролюбов. - М. : Высш. шк., 2005. - 464 с. : ил.
6. Поверхностные воды [Текст] / отв. ред.: В. А. Дикунец и др.; авт. и ред. карт: В. А. Ди-кунец и др. // Атлас Ханты-Мансийского автономного округа - Югры. Природа. Экология / Правительство ХМАО - Югры. - Т. 2. - Ханты-Мансийск ; М. : Мониторинг, 2004. - С. 61-76.
