Научная статья на тему 'КЛИМАТИЧЕСКИЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ В МНОГОЛЕТНИХ ИЗМЕНЕНИЯХ РЕЧНОГО СТОКА РЕКИ ВОЛГИ'

КЛИМАТИЧЕСКИЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ В МНОГОЛЕТНИХ ИЗМЕНЕНИЯХ РЕЧНОГО СТОКА РЕКИ ВОЛГИ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
450
49
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГОДОВОЙ И СЕЗОННЫЙ РЕЧНОЙ СТОК / ANNUAL AND SEASONAL RIVER RUNOFF / ИЗМЕНЕНИЯ РЕЧНОГО СТОКА / КЛИМАТИЧЕСКИЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ / CLIMATIC AND ANTHROPOGENIC FACTORS / RIVER RUNOFF ALTERATIONS

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Георгиади Александр Георгиевич, Коронкевич Николай Иванович, Зайцева Ирина Сергеевна, Кашутина Екатерина Александровна, Барабанова Елена Алексеевна

Проанализирован вклад природно-климатических и антропогенных факторов в изменения стока р. Волги у г. Волгограда за период инструментальных наблюдений (1882-2007 гг.). Оценки основываются на двух независимых подходах: первый -на восстановлении годового и сезонного стока по регрессионным зависимостям с реками-индикаторам, второй - на данных водохозяйственной статистики и методах водного баланса. Выполненные расчеты показали довольно близкие между собой значения суммарного антропогенного уменьшения годового стока р. Волги.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Георгиади Александр Георгиевич, Коронкевич Николай Иванович, Зайцева Ирина Сергеевна, Кашутина Екатерина Александровна, Барабанова Елена Алексеевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CLIMATIC AND ANTHROPOGENIC FACTORS IN LONG-TERM ALTERATIONS OF THE VOLGA RIVER RUNOFF

The contribution of natural climate and anthropogenic factors in the Volga river runoff changes at Volgograd during the period of instrumental observations (18822007). has been revealed. The estimates are based on two independent approaches. One of them is based on the restoration of the annual and seasonal runoff against the rivers-indicators’ regression dependencies, and the other one is based on the water use statistical data and methods of water balance. The calculations give the total Volga river annual runoff anthropogenic decrease values that are fairly close to each other.

Текст научной работы на тему «КЛИМАТИЧЕСКИЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ В МНОГОЛЕТНИХ ИЗМЕНЕНИЯХ РЕЧНОГО СТОКА РЕКИ ВОЛГИ»

УДК 556.5.01

КЛИМАТИЧЕСКИЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ФАКТОРЫ В МНОГОЛЕТНИХ ИЗМЕНЕНИЯХ РЕЧНОГО СТОКА

РЕКИ ВОЛГИ*

© 2013 г. А.Г. Георгиади, Н.И. Коронкевич, И.С. Зайцева, Е.А. Кашутина, Е.А. Барабанова

Институт географии Российской академии наук, Москва

Ключевые слова: годовой и сезонный речной сток, изменения речного стока, климатические и антропогенные факторы.

Проанализирован вклад природно-климатических и антропогенных факторов в изменения стока р. Волги у г. Волгограда за период инструментальных наблюдений (1882-2007 гг.). Оценки основываются на двух независимых подходах: первый -на восстановлении годового и сезонного стока по регрессионным зависимостям с реками-индикаторам, второй - на данных водохозяйственной статистики и методах водного баланса. Выполненные расчеты показали довольно близкие между собой значения суммарного антропогенного уменьшения годового стока р. Волги.

Введение

Сток р. Волги, как и многих других рек в обжитых районах, формируется под влиянием природных и антропогенных факторов. Следствием сочетания природных, в основном климатических, и антропогенных факторов являются и многолетние изменения стока. При этом соотношение вклада природных и антропогенных факторов в происходящие изменения остается недостаточно изученным, несмотря на то, что соответствующие исследования велись и ведутся в Государственном гидрологическом институте Росгидромета (ГГИ), Институте водных проблем РАН, Институте географии РАН, географическом факультете МГУ и в других организациях [1-15]. Недостаточная изученность во многом обусловлена тесным переплетением во влиянии на сток природных и антропогенных факторов, трудностью их разделения.

Авторы также занимались этим вопросом применительно к изменениям годового и сезонного стока р. Волги и его временной динамики за период

* Исследования выполнены при поддержке программы Отделения наук о Земле РАН и Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 11-05-01057 и № 12-05-00665).

Водное хозяйство России № 4, 2013

Водное хозяйство России

инструментальных наблюдений [16]. Предпринята попытка оценить воздействие как комплекса природно-климатических и антропогенных факторов, так и отдельных антропогенных факторов.

Концепция и основы методологии

Концепция исследования исходит из двух независимых подходов. В одном из них интегральная оценка влияния рассматриваемых факторов стока основана на восстановлении естественного (точнее условно-естественного) годового и сезонного стока. С помощью регрессионных связей указанных характеристик стока крупных рек и их притоков (рек-индикаторов), находящихся в области формирования стока главной реки в условиях относительно малого антропогенного воздействия, и сравнения восстановленного стока с фактическим. Другой подход, включающий в основном балансовые методы, позволяет оценить влияние на сток отдельных антропогенных факторов и всего их комплекса.

Разрабатываемый подход дает возможность выявить многолетние интегральные изменения речного стока; оценить изменения речного стока, обусловленные природно-климатическими факторами (по связям стока главной реки и стока рек-индикаторов); проанализировать многолетнюю динамику безвозвратного водопотребления (по данным водохозяйственной статистики), воздействия прудов и водохранилищ, а также влияния изменения структуры землепользования (включая изменение залесенности) и методов обработки почв, применяемых в земледелии. Одна из основных задач разрабатываемого подхода состоит в обобщении результатов сопоставления вклада отдельных факторов и их сочетаний в произошедшие изменения речного стока в различные периоды времени.

Для понимания многолетней динамики соотношения природных и антропогенных факторов в современных изменениях речного стока особый интерес представляют следующие периоды. С позиций воздействия климата - период теплого десятилетия в 1930-1940 гг., многолетние фазы понижения и повышения стока (ФПС и ФСС), последняя из которых с 1970-1980-х годов приурочена к периоду современного потепления климата [4, 17, 18]. Обе эти аномалии охватили практически всю Русскую равнину. Относительно потепления климата, начавшегося с 1970-1980 гг., полагаем, что оно все же преимущественно природного происхождения, хотя с определенной долей антропогенного влияния. Поэтому изменения стока, обусловленные климатом, будем относить к природным. С позиций антропогенных воздействий выделим условно естественный период (до начала 1930-х гг.), когда эти воздействия были относительно невелики, десятилетие 1980-х гг. - время наибольшей антропогенной нагрузки на водные ресурсы и современный период, начиная с 1990 г., характеризующийся резким ослаблением этой нагрузки на величину и режим стока. Кроме того,

Водное хозяйство России № 4, 2013

Водное хозяйство России

представляют интерес период с конца XIX в. до начала 1960-х годов, принятый в свое время в качестве основного для исчисления нормы стока, а также период 1930-1980 гг., принятый в настоящее время в качестве современной нормы стока [2]. В ряде случаев границы периодов несколько смещены.

Результаты апробации методических подходов

Интегральные изменения годового и сезонного речного стока р. Волги у г. Волгограда, восстановленного по рекам-индикаторам

Характеристика метода восстановления условно-естественного стока. Оценка антропогенных изменений основана на восстановлении условно-естественного годового и сезонного стока и сопоставлении его с фактическим. Метод исходит из регрессионных связей стока крупных рек и их притоков (рек-индикаторов) [9, 14, 19, 20]. Водосборы рек-индикаторов относятся к основной области формирования стока р. Волги в условиях относительно слабого антропогенного воздействия.

Для восстановления годового стока и стока основных гидрологических сезонов р. Волги у г. Волгоград (зима, половодье, лето-осень) в качестве предикторов выбраны р. Ока в створе г. Калуги, р. Вятка - г. Киров и р. Белая - г. Бирск.

Для расчетов стока по гидрологическим сезонам использованы многолетние данные по среднемесячному стоку рек. На рис. 1 представлены гидрографы трех указанных рек-индикаторов, построенные на основе данных всего ряда наблюдений, а гидрограф р. Волги у г. Волгограда относится к периоду до начала введения в строй плотин Волжско-Камского каскада (1882-1935 гг.). Границы сезонов определялись на основе гидрографов и данных о среднем-ноголетних датах начала и окончания половодья и ледостава.

Характер межбассейновой корреляции между многолетними рядами годового и сезонного стока р. Волги у г. Волгограда и рек-индикаторов устойчив и показывает, что наиболее тесно сток главной реки связан со стоком рек Вятки и Белой (коэффициенты парной корреляции для года и сезонов находятся в диапазоне 0,62-0,8). С другой стороны, корреляция между рядами стока этих рек-индикаторов существенно ниже. Особое положение занимает р. Ока в створе г. Калуга, сток которой наименее тесно связан как со стоком р. Волги, так и со стоком рек Вятки и Белой. Относительно слабая корреляция между стоком рек-индикаторов повышает надежность множественной регрессии, использованной для восстановления условно-естественного стока р. Волги у г. Волгограда.

Параметры уравнений множественной линейной регрессии (для годового и сезонного стока) оценивались на основании многолетних данных, охватывающих период 1882-1935 гг. с относительно небольшим антропогенным влиянием на водные ресурсы. Регрессионные связи характеризуются

Водное хозяйство России № 4, 2013

Водное хозяйство России

р. Вятка - г. Киров сч : '—1 4 '—1 — О '—1 ' ч оо ■ г- 2 >-. -й ЧО У 1 3 _1 о ^^ с! - -1-1-1-1-1-1-!-!-!-1-1- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Месяцы ограда и рек-индикаторов.

р. Волга - г. Волгоград 4000 ооооооооос 000000000 »по»по»по»по»п 2 _ 0 о\ 00 р- к о р .г ая л ^ и .р сч -1-1-1-1-1-1-1-1-1-1- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Месяцы Рис. 1. Гидрографы р. Волги у г. Волг

о о о с ООО ООО »п о »п ^ т ^ Э/Еи '(5 10 000 9000 8000 7000 3 6000 5000 С^ 4000 3000 2000 1000 ■ 0

Водное хозяйство России № 4. , 2013

Водное хозяйство России

достаточно высокими коэффициентами множественной линейной корреляции, которые составляют для половодья 0,89; стока летне-осеннего периода 0,86; для годового 0,85 и зимнего стока 0,8.

Была оценена устойчивость параметров уравнения регрессии применительно к годовому стоку, в т. ч. на независимых данных. Также проведено сравнение среднего многолетнего стока (по критерию Стьюдента при 5 % уровне значимости) и дисперсии (по критерию Фишера при 5 % уровне значимости) рядов восстановленного годового стока за период 1982-2007 гг., полученных в ГГИ [21] и на основании выполненных нами расчетов. Результаты показали, что по дисперсиям и средним они статистически однородны.

Результаты проведенного анализа показывают, что с наибольшей надежностью восстановлен условно-естественный годовой сток р. Волги у г. Волгограда, сток половодья и летне-осеннего периода.

Особенности многолетних изменений фактического и условно-естественного стока. Анализ разностно-интегральных кривых годового и сезонного стока (рис. 2) показывает, что антропогенные воздействия, определен-

I

Я -Я с

60 40 20 0 -20 -40

1880 1900 1920 Фактический: год зима

половодье лето-осень

1940 1960 1980 2000 Годы Условно-естественный: год зима

половодье лето-осень

Рис. 2. Разностно-интегральные кривые условно-естественного и фактического стока р. Волги у г. Волгограда (в расчетах значений разно стно-интегральных кривых использованы следующие средние многолетние характеристики стока: для условно-естественного стока использовался ряд, включающий в себя периоды с фактическим (наблюденным) стоком 1882-1935 гг. и восстановленным по регрессии стоком 1936-2007 гг.; для фактического стока использован весь имеющийся ряд наблюденного стока 1882-2007 гг.).

Водное хозяйство России № 4, 2013

Водное хо зяйство России

ные по разнице восстановленного и фактического стока, наиболее ощутимо сказываются на характере многолетних фаз стока зимы и половодья, тогда как изменения годового стока и стока летне-осеннего периода относительно менее заметны.

Антропогенное воздействие приводит к большему размаху многолетних ритмов изменений стока зимней межени и весенне-летнего половодья, а также к смещению границ начала-окончания многолетних фаз снижения и повышения стока (в особенности зимой). Условно естественное и антропогенно-измененное семейства разностно-интегральных кривых позволяют выделить фазу существенного снижения годового стока и стока за основные сезоны года в 1930-1940 гг. и в фазу повышения стока в 1970-1980 гг. При этом ее начало для годового стока и стока различных сезонов варьирует в достаточно широких пределах.

Сравнение разностно-интегральных кривых стока р. Волги у г. Волгограда (для фактического и восстановленного стока) и рек-индикаторов (рис. 3) показывает, что за более чем 120-летний период в долговременных изменениях годового стока и стока основных фаз водного режима на каждой из рек выделяются длительные фазы повышения и понижения стока разной продолжительности. Набор таких фаз, их последовательность и характер значительно отличаются между собой. В общих чертах синхронны долговременные изменения годового стока, стока зимы (на р. Вятке в отличие от других рек в начале периода наблюдений отмечается фаза повышения стока) и летне-осеннего периода (на р. Оке в начале периода наблюдений не выявлена фаза повышения стока). Характер изменения стока половодья р. Оки и фактического стока р. Волги у г. Волгограда практически мало отличаются между собой, но имеют кардинально иной ход изменений стока половодья по сравнению с реками Вяткой и Белой и восстановленного (условно-естественного) стока половодья р. Волги у г. Волгограда.

На всех рассматриваемых реках для годового и сезонного стока отчетливо выделяется фаза повышения стока, начало которой может быть отнесено к концу 70-х - началу 80-х годов XX в., и предшествующая ей фаза снижения стока, на фоне которой происходило резкое снижение стока во время маловодья 1930-1940 гг. Средние многолетние значения годового и сезонного стока в периоды (многолетние фазы) повышения и понижения стока р. Волги у г. Волгограда существенно отличаются (табл. 1).

Анализ кривых нарастающих сумм отклонений фактического (наблюденного) годового и сезонного стока от восстановленного (условно-естественного) стока показывает динамику изменения интегрального эффекта

Водное хозяйство России № 4, 2013

Водное хозяйство России

Водное хозяйство России № 4, '. 2013

Водное хо зяйство России

Водное хозяйство России № 4, 2013

Водное хозяйств

о Рос

сии

Таблица 1. Средний многолетний восстановленный (в числителе) и фактический (в знаменателе) сток р. Волги у г. Волгограда за избранные периоды, км3

Сток

Период, годы* в среднем за год хп-ш УШ-Х1 1У-УП

Фаза повышения стока (ФПС 1) в условиях слабого антропогенного воздействия, 1882-1929 268/268 32/32 57/57 180/180

Фаза снижения стока (ФСС) при ощутимом антропогенном воздействии, 1930-1977 241/228 (1930-1977) 27/44 (1930-1978) 52/54 (1930-1989) 164/135 (1931-1977)

Фаза современного повышения стока (ФПС 2), 1981-2007 275/260 (1981-2007) 40/68 (1979-2007) 59/62 (1997-2007) 174/129 (1983-2007)

Экстремально маловодный период (ФСС), 1930-1940 215/210 23/25 44/45 147/142

Период нарастания антропогенного воздействия (ФСС), 1931-1980 243/231 27/45 50/52 164/134

Период максимального антропогенного воздействия (ФСС), 1981-1990 271/255 38/69 63/66 169/121

Период спада антропогенного воздействия (ФПС 2), 1991-2007 278/263 42/66 60/63 177/133

Период исчисления нормы стока, 1882-1960 257/254 29/32 54/54 173/168

Весь период наблюдений, 1882-2007 259/252 32/45 55/57 172/151

Примечание: * - здесь и далее в таблицах указаны границы долговременных фаз для годового стока, для сезонов года они в ряде случаев значительно отличались, поэтому сезонный сток рассчитывался в пределах временных границ многолетних фаз, свойственных каждому из гидрологических сезонов.

антропогенного воздействия (рис. 4). Влияние антропогенного фактора в наибольшей степени сказывается на стоке половодья (объем суммарного снижения стока за период 1938-2005 гг. составил 2594 км3) и годовом стоке (суммарное снижение 998 км3), тогда как зимний сток в общей сложности вырос на 1540 км3 (по балансу, как остаточный член, 1402 км3), а интегральный эффект антропогенного воздействия на сток за летне-осенний период (приведший к его росту) оказался относительно невелик (около 194 км3).

Интегральный вклад антропогенных факторов в изменения годового и сезонного речного стока. Данные табл. 2 показывают динамику изменения антропогенного влияния на годовой и сезонный сток р. Волги у г. Волгограда, которая характеризуется неравномерностью в многолетней ретроспективе и по сезонам года. При этом относительное антропогенное влияние

Водное хозяйство России № 4, 2013

Водное хозяйство России

км3 2000

Рис. 4. Нарастающая сумма отклонений фактического годового и сезонного стока р. Волги у г. Волгограда от восстановленного (условно-естественного стока), км3.

не сильно отличается в условиях многолетних фаз повышения и понижения годового, зимнего и летне-осеннего стока. Тогда как сток половодья в долговременную фазу повышения стока снижается под влиянием антропогенного фактора более существенно по сравнению с фазой снижения стока. Наибольшие антропогенные изменения происходили в 1961-1970 и 1971-1980 гг.

Сравнивая между собой фактический средний многолетний годовой и сезонный сток за 1882-1929 гг. (принятый в качестве условно-естественного периода с относительно небольшим антропогенным влиянием) и восстановленный по уравнениям регрессии сток за 1930-2007 гг., мож-

Таблица 2. Изменения стока, полученные по разнице восстановленного по уравнениям регрессии и фактического (антропогенно-измененного) стока в избранные периоды, в км3/% за избранный период в среднем за год/сезон

Период, годы год XII -III УШ^! IV- VII

А % А % А % А %

ФСС 1, 1930-1977 -13 -5 17 63 3 5 -29 -17

ФПС 2, 1981-2007 -15 -5 28 69 3 5 -45 -26

1931-1960 -9 -4 9 37 2 4 -14 -9

1961-1970 -20 -8 30 100 2 3 -51 -30

1971-1980 -12 -5 32 101 5 11 -50 -32

1931-1980 -12 -5 18 68 3 5 -29 -18

1981-1990 -15 -6 30 78 3 5 -48 -29

1991-2007 -15 -5 24 58 3 6 -44 -25

1882-1960 -3 -1 3 11 1 1 -5 -3

1930-2007 -13 -5 21 65 3 5 -35 -21

1882-2007 -8 -3 13 39 2 3 -21 -12

Водное хозяйство России № 4, 2013

Водное хозяйство России

Таблица 3. Изменение стока, обусловленное климатическими изменениями и влиянием антропогенного фактора, км3/год-сезон

Сезоны

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Годы Вид стока в среднем за год зима лето-осень половодье

1882-1929 Условно-естественный (фактический) Условно-естественный 268 32 57 180

1930-2007 (восстановленный по уравнениям регрессии) 254 32 54 167

1930-2007 Антропогенно-измененный (фактический) 241 53 57 132

но оценить влияние изменения климата этого периода в изменение стока (табл. 3). Климатически обусловленное снижение годового стока, стока половодья и летне-осеннего стока составило соответственно 14, 13 и 3 км3, тогда как зимний сток практически не изменился, хотя в последние десятилетия наблюдается его заметное повышение. Воздействие антропогенного фактора также обусловило снижение годового стока и стока половодья такого же масштаба, как и изменение климата (на 13 и 14 км3 соответственно), однако оно привело к существенному повышению зимнего стока (на 21 км3) и летне-осеннего стока (на 3 км3).

Оценка антропогенных воздействий на годовой сток, основанная на водохозяйственной статистике и воднобалансовых методах

Проанализируем, что дают непосредственные оценки антропогенного воздействия на сток р. Волги у г. Волгограда.

Методы оценки. Влияние на сток р. Волги различных водопотребителей после 1960 г. оценивали по данным содержащейся в справочниках водохозяйственной статистики. При этом безвозвратный расход рассчитывали по разнице водозабора и сброса сточных вод. До 1960-х годов - по косвенным данным (численности населения, индексам изменения отраслей хозяйства).

Воздействие водохранилищ оценено по данным ГГИ [2]. Расчет изменения стока мероприятиями агротехники выполнен на основе воднобалансо-вого метода [10]; осушения земель - методом О.М. Новикова, Д.С. Гончаровой [22]; эксплуатации леса и его восстановления - методом О.И. Крестовского [23]; урбанизированных площадей - методом М.И. Львовича [13] с учетом фактических площадей различных антропогенных воздействий на водосборе. Отметим, что площадь уплотненных поверхностей в результате урбанизации по сравнению с официальными данными, содержащимися в различных справочниках, на самом деле заметно выше.

Оценка отдельных антропогенных воздействий на годовой сток р. Волги. Анализ водохозяйственной статистики, а также ориентировочных оценок за

Водное хозяйство России № 4, 2013

Водное хозяйство России

те годы, когда статистика отсутствовала, свидетельствует о том, что безвозвратное водопотребление в водохозяйственном комплексе (находимое в общем случае по разнице между водозабором и объемом сточных вод) возросло с 0,2-0,3 % от среднего годового стока р. Волги в период условно-естественного стока до 5-6 % в период наибольшего антропогенного воздействия в середине 1980-х годов. В 1990-2005 гг. это воздействие снизилось в среднем в 1,3 раза, а в последние годы почти в 2 раза. Потери водных ресурсов за счет дополнительного испарения с акватории водохранилищ и подтопленных ими земель, а также заполнения их объема взяты из данных [2], а за ранние годы в гидрологическом ряду определены по расчетам авторов. Они возросли практически с нуля в период условно-естественного стока до 8-9 % от годового стока во время самого активного гидротехнического строительства в бассейне р. Волги в 1956-1960 гг., а сейчас составляют в среднем 2-3 % стока реки. Совместное воздействие традиционного водного хозяйства и водохранилищ привело к уменьшению стока р. Волги к 2005 г. по сравнению с условно-естественным периодом (до 1930-х годов) почти на 480 км3.

Расчет изменения стока мероприятиями агротехники показал, что нарастание влияния этого фактора шло от практически нулевого в условно-естественный период до 2-3 % от стока р. Волги в 1980-е годы, а затем снизилось до 1,0-1,5 % после 1990-х годов.

Осушение земель также имело незначительное применение в условно-естественный период, но в дальнейшем привело к увеличению речного стока до 0,5-1,0 % на уровне 1980-х годов. В настоящее время темпы осушительных мелиораций резко снизились, а многие ранее осушенные земли пришли в запустение.

Оценка влияния рубок леса и его восстановления на речной сток показала, что в условно-естественный период сток был повышенным из-за наличия в бассейне больших массивов перестойных лесов с относительно невысоким испарением. Последовавшие затем рубки леса и замена перестойных лесов более молодыми и продуктивными привели в целом к увеличению испарения и снижению стока. Этот процесс продолжается, приводя к уменьшению стока р. Волги в среднем на 2 %.

Урбанизация земель, напротив, способствует увеличению стока по сравнению с условно-естественным периодом на 1,5-2,0 %. В настоящее время площадь урбанизированных территорий в бассейне р. Волги превысила 2 %.

Суммарное воздействие антропогенных факторов на годовой сток р. Волги. Таким образом, хозяйственная деятельность на водосборах разно-направлено воздействует на годовой сток и в значительной мере приводит к взаимной компенсации, хотя в целом можно говорить о преобладании снижения стока за период 1931-2005 гг. по сравнению с 1880-1930 гг. в размере 1,5-2,0 %. (рис. 5). Наибольший вклад в это снижение вносят неорошаемое земледелие (мероприятия по задержанию стока на сельскохозяйственных

Водное хозяйство России № 4, 2013

Водное хозяйство России

Среднее за год, км3

10

0

-10 -

-20

-30

¥1

1880 -1930

19311960

19611970

19711980

Годы

1981- 19911990 2005

19312005

400

-400

-800

-1200

Нарастающим итогом, км3

¥1

1880 -1930

18801960

18801970

18801980

Годы

18801990

18802005

19312005

Рис. 5. Влияние на сток р. Волги у г. Волгограда суммарных антропогенных

воздействий, км3.

0

полях) и лесное хозяйство (в результате омоложения лесов и роста их биологической продуктивности).

Основной вклад в итоговое антропогенное снижение стока (см. рис. 5) внесли безвозвратное изъятие вод на различные нужды, главным образом, орошаемого земледелия, влияние водохранилищ (потери на заполнение мертвого объема, особенно в 1950-е гг.) и дополнительное испарение с акватории.

Наибольшее общее антропогенное воздействие на сток р. Волги пришлось на период 1981-1990 гг., когда оно выразилось в уменьшении годового стока в среднем в размере более 10 %. До этого, начиная с 1930-х гг., был период нарастания изъятий стока, сменившийся с 1990-х годов снижением размеров этого изъятия. В целом с 1930 по 2005 гг. комплексом антропоген-

Водное хозяйство России № 4, 2013

Водное хозяйство России

ных воздействий сток р. Волги был уменьшен по сравнению с периодом до 1930 г. примерно на 1090 км3.

Сравнение результатов полученных оценок антропогенных изменений годового стока

На основе применения двух различающихся методических подходов получены в целом близкие значения суммарного антропогенного уменьшения годового стока р. Волги на 998 и 1090 км3 (по рекам-индикаторам и на основе водохозяйственной статистики и методов водного баланса) по сравнению с условно-естественным периодом, когда годовой сток реки был равен 268 км3, т. е. примерно на 5 % в среднем за год. В отдельные периоды и сезоны изменения были значительно больше. Прежде всего, это относится к стоку весеннего половодья (рис. 6).

10

-20

-30

Среднее за год, км3

тот

т

1931 - 19611960 1970

по регрессии

1971- 1981- 1991- 19311980 1990 2005 2005 Годы

□ по сумме антропогенных воздействий Нарастающим итогом, км3

-400

-800

-1200

1931 -1960

по регрессии

1931- 1931- 1931- 1931-

1970 1980 1990 2005

Годы

по сумме антропогенных воздействий

Рис. 6. Сравнение результатов оценки изменений годового стока р. Волги у г. Волгограда, полученных на основе множественной линейной регрессии с реками-индикаторами и на основе водохозяйственной статистики и методов водного баланса, км3.

Водное хозяйство России

0

0

Заключение

На основе сравнения многолетней динамики восстановленного и антропогенно-измененного стока р. Волги получены оценки его суммарного антропогенного изменения за период интенсивного антропогенного воздействия (1930-2007 гг.) по сравнению с условно-естественным стоком (18821929 гг.), которые оказались близки с результатами расчетов, исходящими из непосредственного определения гидрологической роли каждого вида хозяйственной деятельности. Влияние антропогенного фактора в наибольшей степени сказывается на стоке половодья (объем суммарного снижения стока составил более 2,5 тыс. км3), годовом (суммарное снижение - около 1 тыс. км3) и зимнем стоке, который вырос более чем на 1,5 тыс. км3, а интегральный эффект антропогенного воздействия на сток летне-осеннего периода (приведший к его росту) оказался относительно невелик (около 200 км3). За рассматриваемый период антропогенное влияние составило около 5 % в среднем за год по сравнению с условно-естественными условиями. В некоторые периоды и сезоны изменения были более значительны. Прежде всего это относится к стоку весеннего половодья.

Как изменения климата, так и антропогенные воздействия привели к снижению среднемноголетнего годового стока и стока половодья примерно в одинаковом объеме. В то же время климатические изменения в среднем за 1930-2007 гг. практически не сказались на зимнем стоке, тогда как антропогенный фактор привел к его существенному росту.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Антропогенные воздействия на водные ресурсы России и сопредельных государств в кон-

це XX столетия / под ред. Н.И. Коронкевича, И.С. Зайцева. М.: Наука, 2003. 367 с.

2. Водные ресурсы России и их использование / под ред. И.А. Шикломанова. СПб.: ГГИ,

2008. 600 с.

3. Воропаев Г.В., Исмаилов ГХ., Федоров В.М. Проблемы управления водными ресурсами

Арало-Каспийского региона. М.: Наука, 2003. 426 с.

4. Георгиади А.Г., Коронкевич Н.И., Милюкова И.П., Кислов А.В., Анисимов О.А., Бараба-

нова Е.А., Кашутина Е.А., Бородин О.О. Сценарная оценка вероятных изменений речного стока в бассейнах крупнейших рек России. Часть 1. Бассейн реки Лены. М.: Макс Пресс, 2011. 179 с.

5. Георгиевский В.Г. Изменения стока рек России и водного баланса Каспийского моря под

влиянием хозяйственной деятельности и глобального потепления: автореф. дис. ... д-ра геогр. наук. СПб., 2005. 39 с.

6. Гидрологические аспекты проблемы Каспийского моря и его бассейна / под ред.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

И.А. Шикломанова, А.С. Васильева. СПб.: Гидрометеоиздат, 2003. 400 с.

7. Демин А. П. Использование водных ресурсов России: современное состояние и перспек-

тивные оценки: автореф. дис. ... д-ра геогр. наук. М., 2011. 48 с.

8. ДжамаловР.Г., ФроловаН.Л., Кричевец Г.Н., Сафронова Т.И., КирееваМ.Б., ИгонинаМ.И.

Формирование современных ресурсов поверхностных и подземных вод Европейской части России // Водные ресурсы. 2012. Т. 39. № 6. С. 571-589.

Водное хозяйство России № 4, 2013

Водное хозяйство России

9. Зайцева И.С. Маловодные годы в бассейне Волги: природные и антропогенные факторы.

М.: ИГ АН СССР, 1990. 184 с.

10. Коронкевич Н.И. Водный баланс Русской равнины и его антропогенные изменения. М.:

Наука, 1990. 205 с.

11. Коронкевич Н.И., Барабанова Е.А., Зайцева И.С., Малик Л.К. Особенности динамики ан-

тропогенных воздействий на водные ресурсы России в конце XX века. Современные глобальные изменения природной среды. Т. 4. Факторы глобальных изменений. М.: Научный мир, 2012. С. 443-452.

12. Круглова Г.В., Христофоров А.В., Эдельштейн К.К. Влияние антропогенных факторов на

многолетние колебания стока Волги // Вест. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 1994. №1. C. 48-55.

13. ЛьвовичМ.И. Вода и жизнь. М.: Мысль, 1986. 256 с.

14. Шикломанов И.А. Антропогенные изменения водности рек. Л.: Гидрометеоиздат, 1979.

304 с.

15. Экстремальные гидрологические ситуации / отв. ред. Н.И. Коронкевич, Е.А. Барабанова.

И.С. Зайцева. М.: Медиа-ПРЕСС, 2010. 460 с.

16. Георгиади А.Г., Коронкевич Н.И., Кашутина Е.А., Барабанова Е.А., Зайцева И.С., Долгов С.В. О соотношении природно-климатических и антропогенных факторов в многолетних изменениях речного стока // Вода и водные ресурсы: системообразующие функции в природе и экономике. Тр. Всерос. научн. конф.: сб. материалов. Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2012. С. 41-47.

17. Георгиади А.Г., Кашутина Е.А. Региональные особенности временных изменений при-

тока речных вод в Северный ледовитый океан // Вклад России в международный полярный год 2007/08. Полярная криосфера и воды суши. М.- СПб.: Изд-во Paulsen, 2011. С. 252-264.

18. Georgiadi A.G., Milyukova I.P. & Kashutina E.A. Recent and Projected River Runoff Changes

in Permafrost Regions of Eastern Siberia (Lena River Basin) / Ninth International Conference on Permafrost. Institute of Northern Engineering, University of Alaska Fairbanks. 2008. P. 511-515.

19. Георгиади А.Г. Географический подход к предвычислению максимального весеннего сто-

ка. М.: ИГ АН СССР, 1983. 166 с.

20. Шикломанов И.А. Гидрологические аспекты проблемы Каспийского моря. Л.: Гидроме-

теоиздат, 1976. 79 с.

21. Государственный водный кадастр. Ресурсы поверхностных и подземных вод, их исполь-

зование и качество. Ежегодное издание. СПб.: Гидрометеоиздат, 1982-2008.

22. Новиков С.М., Гончарова Ж.С. Прогноз изменений водных ресурсов крупных рек СССР

под влиянием осушительных мелиораций // Труды ГГИ. 1978. Вып. 255. С. 54-68.

23. Крестовский О.И. Влияние вырубок и восстановления лесов на водность рек. Л.: Гидро-

метеоиздат, 1986. 189 с.

Сведения об авторах:

Георгиади Александр Георгиевич, к. г. н., ведущий научный сотрудник, лаборатория гидрологии, Институт географии Российской академии наук, 119017, Москва, Старомонетный пер., 29; e-mail: galex50@gmail.com

Коронкевич Николай Иванович, д. г. н., профессор, заведующий лабораторией гидрологии, Институт географии Российской академии наук, 119017, Москва, Старомонетный пер., 29; e-mail: hydro-igras@yandex.ru

Зайцева Ирина Сергеевна, к. г. н., ведущий научный сотрудник, лаборатория гидрологии, Институт географии Российской академии наук, 119017, Москва, Старомонетный пер., 29

Кашутина Екатерина Александровна, к. г. н., старший научный сотрудник, лаборатория гидрологии, Институт географии Российской академии наук, 119017, Москва, Старомонетный пер., 29

Барабанова Елена Алексеевна, к. г. н., старший научный сотрудник, лаборатория гидрологии, Институт географии Российской академии наук, 119017, Москва, Старомонетный пер., 29

Водное хозяйство России № 4, 2013

Водное хозяйство России

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.