CC BY
1УДК 504.058 https://doi.org/10.35567/19994508-2024-6-7-21
Межгодовые изменения водности реки Волги в условиях глобальных климатических изменений
В.А. Селезнев ©
Институт экологии Волжского бассейна Российской академии наук, г. Тольятти, Россия
АННОТАЦИЯ
Актуальность. Современная оценка межгодовых и сезонных изменений водного стока р. Волги в условиях глобальных климатических изменений необходима для исследования их влияния на формирование гидрохимического и экологического состояния водохранилищ Волжско-Камского каскада. Методы. Для анализа межгодовых изменений водности Волги за период 1958-2023 гг. создана база данных расходов воды в створе Жигулевского гидроузла. Сформированные по годам выборки статистически обработаны с использованием программы Результаты. За период с 1976 по
2023 гг. среднегодовой водный сток Волги в створе Жигулевского гидроузла увеличился на 10 % по сравнению с маловодным периодом 1958-1975 гг., наблюдавшимся до начала современных климатических изменений. Скорость увеличения была не одинакова: в период 1976-1996 гг. водный сток существенно увеличился на 14 % при средней скорости в 42 м3/с в год; в период 1997-2023 гг. наблюдалось уменьшение водного стока на 7 % при средней скорости 17 м3/с в год. На Волге не осуществляется многолетнее регулирование водного стока, следовательно, его многолетние изменения обусловлены климатическими изменениями. Установлено, что значительная вариабельность среднемесячных расходов воды и несогласованность изменений среднегодовых и среднемесячных расходов обусловлены сезонным регулированием водного стока в створе Жигулевского гидроузла в условиях увеличения водного стока под воздействием климатических изменений. Наибольшие изменения среднемесячных расходов воды отмечены в апреле: за «маловодный» период 1958-1975 гг. они уменьшились на 30 %, за «многоводный» период 1976-1996 гг. увеличились на 153 %, за период «средней» водности 1997-2023 гг. уменьшились на 49 %.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: р. Волга, водохранилище, водный сток, влияние климата, межгодовые изменения, внутригодовой режим.
Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках государственного задания: проект «Трансформация водных экосистем в бассейне Волжско-Камских водохранилищ в условиях антропогенного воздействия и глобальных климатических изменений», регистрационный номер 1021060107175-5-1.6.19.
Для цитирования: Селезнев В.А. Межгодовые изменения водности реки Волги в условиях глобальных климатических изменений // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2024. № 6. С. 7-21. https://doi.org/10.35567/19994508-2024-6-7-21.
© Селезнев В.А., 2024
No. 6, 2024
water sector of Russia: problems, technologies, management
Inter/annual changes in the Volga River water content under global climate change Vladimir А. Seleznev ISI 5
Russian Academy of Sciences Institute of Ecology of the Volga Basin, Togliatti, Russia ABSTRACT
Relevance. Timely assessment of inter/annual and seasonal changes of the Volga River water flow in the conditions of global climate change is necessary for studying of their impact on formation of the Volga-Kama cascade reservoirs' hydro/chemical and ecological status. Methods. To analyze inter/annual changes of the Volga River water content over the 1958-2023 period we have established a data base for water discharge in the Zhiguli reservoir range. The samples arranged by years have been statistically processed with Statistica sof-ware. Results. During the 1976-2023 period, average annual flow of the Volga in the Zhiguli reservoir range has been increased by 10 % in comparison with the low-water period of 1958-1975 observed prior to the beginning of the current climate change. The water flow increase rate was not uniform: during the 1976-1996 period, the water flow considerably increase by 14 % with average rate of 42 m3/s per year; during the 1997-2023 period we observed the water flow decrease by 7 % with average rate of 17 m3/s per year. There was no many-year regulation of water flow in the Volga, so, its many-year changes were caused by the climate change. We have stated that substantial variability of average monthly water discharge and discrepancies between average annual and average monthly discharge changes are caused by seasonal water flow regulation in the Zhiguli reservoir range under the conditions of the water flow increase caused by the climate change. The most average monthly water discharge changes were registered in April: over the 1958-1975 "low-water" period they decreased by 30 %, while over the 1976-1996 "high-water" period they increased by 153 %, and over the 1997-2023 "average-water" period they decreased by 49 %.
Keywords: water reservoir, the area of the island, water flow, low-water, high-water, the Volga River.
Financing: The study was carried out with the financial support of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation within the framework of the state assignment: project "Transformation of aquatic ecosystems in the Volga-Kama reservoir basin under anthropogenic impact and global climate change", registration number 1021060107175-5-1.6.19.
For citation: Seleznev V.A. Inter/annual changes in the Volga River water content under global climate change. Water Sector of Russia: Problems, Technologies, Management. 2024. No. 6. P. 7-21. https://doi.org/10.35567/19994508-2024-6-7-21.
ВВЕДЕНИЕ
Природно-технические особенности режима водного стока оказывают существенное влияние на формирование гидрохимического и экологического состояния водохранилищ Волжско-Камского каскада. Для оценки влияния водного стока на качество воды, структуру и динамику водных экосистем необходимы анализ водности, оценка межгодовых и сезонных изменений характеристик расхода воды - средних, наибольших и наименьших значений стока для конкретного водохранилища.
Исследованию закономерностей водного режима р. Волги посвящено большое количество работ, в которых проанализированы изменения стока с на-
чала организации инструментальных наблюдений в 1877 г. [1—5]. С развитием процессов урбанизации особое внимание уделялось оценке влияния антропогенных факторов на формирование водного стока [6, 7].
Актуальность изучения изменений водного стока возросла в условиях глобальных климатических изменений [8-15]. В Волжском бассейне климатические условия в последней четверти прошлого столетия характеризовались повышенным увлажнением территории, что привело к существенному улучшению условий формирования водного стока Волги.
Целью настоящей работы является определение основных тенденций межгодовых изменений водного стока с момента создания Куйбышевского водохранилища по настоящее время (1958-2023 гг.). Полученные результаты исследований могут быть использованы при оценке и прогнозе качества воды и экологического состояния водохранилищ1 [16-18].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Систематические измерения расхода воды р. Волги проводятся с 1958 г. в створе Жигулевского гидроузла, через который проходит 97 % водного стока реки. До создания Куйбышевского водохранилища инструментальные наблюдения за водным стоком Волги осуществлялись в створе пос. Поляна им. Фрунзе, начиная с 1877 г. После создания Куйбышевского водохранилища наблюдения за водным стоком реки проводились в створе Жигулевского гидроузла, расположенного на 40 км выше по течению от гидрометрического створа пос. Поляна им. Фрунзе.
Створ Жигулевского гидроузла (рис. 1) является замыкающим створом самого крупного на Волге Куйбышевского водохранилища. Перекрытие русла Волги состоялось 31 октября 1955 г. До отметки нормального подпорного уровня (53,0 м БС) водохранилище впервые было наполнено 10 июля 1957 г. Жигулевский гидроузел введен в эксплуатацию в 1958 г. Куйбышевское водохранилище является основным регулятором водного стока на Средней и Нижней Волге. Полный объем водохранилища - 57,3 км3, полезный - 33,9 км3. Полезный объем водохранилища позволяет осуществлять сезонное, недельное и суточное регулирование водного стока в интересах водопользователей. Для многолетнего регулирования стока емкость водохранилища недостаточна. Средний многолетний водный сток составляет 244 км3.
В состав Жигулевского гидроузла входят: гидроэлектростанция, совмещенная с донными водосбросами; бетонная водосливная плотина; двухступенчатый шлюз. Через гидроузел производится сброс в нижний бьеф по турбинным трактам, водосливам, транспортным сооружениям (шлюзы, плотоходы), отверстиям специального назначения (рыбоходы, шугосбросы, промывные устройства и пр.). Расход воды через турбины ГЭС определяется по данным о мощности и эксплуатационной расходной характеристике агрегата.
1 Основные гидрологические характеристики при нестационарности временных рядов, обу-
словленные влиянием климатических факторов. Рекомендации по расчету. 2017. СПб: ФГБУ
«Государственный гидрологический институт». 42 с.
Рис. 1. Створ Жигулевского гидроузла на р. Волге. Fig. 1. The Zhigulevsky hydro power complex on the Volga River.
Для анализа расходов воды р. Волги в створе Жигулевского гидроузла использованы материалы Приволжского УГМС и данные филиала ОАО «Рус-Гидро» - «Жигулевская ГЭС». Эта организация осуществляет регулирование водного стока в соответствии с «Основными правилами использования водных ресурсов Куйбышевского водохранилища на р. Волге», утвержденными приказом Министерства мелиорации и водного хозяйства РСФСР от 11 ноября 1983 г. № 596.
Ряды многолетних данных подвергнуты статистической обработке c использованием стандартных пакетов Statistica и Excel. Оценка однородности (стационарности) гидрологических рядов выполнена на основе критериев Стъюдента и Фишера, обобщенных с учетом особенностей гидрологической информации.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
За период 1958-2023 гг. средний годовой расход воды (Q) р. Волги в створе Жигулевской плотины составил 7 664 м3/с. Наименьший средний годовой расход воды - 5 270 м3/с - наблюдался в 1975 г. К годам с низкой водностью относятся 1967, 1973, 1975, 1996. Наибольший средний годовой расход воды в 1990 г. составил 10 431 м3/с. К годам с высокой водностью относятся 1979, 1990, 1991, 1994. Наибольший средний годовой расход воды превышает наименьший в два раза (рис. 2).
Анализ временного ряда с 1958 по 2023 гг. на наличие тенденций изменения водности позволяет выделить три периода (фазы), отличающиеся по величине водности и разнонаправленности изменения водного стока (рис. 2). Первый 18-летний период (1958-1975 гг.) характеризуется как условно «маловодный» (7 184 м3/с) с тенденцией на снижение водного стока. Границей между первым и вторым периодом принят 1975 г. с наименьшим расходом воды (5 270 м3/с), после которого начинается увеличение водного стока. Второй 21-летний период
Рис. 2. Изменения среднегодовых расходов воды в период 1958-2023 гг.
Fig. 2. Changes in average annual water discharge in the period 1958-2023.
(1976-1996 гг.) характеризуется как условно «многоводный» (8 173 м3/с) с тенденцией на увеличение стока. Границей между вторым и третьим периодами принят 1996 г. с расходом воды 5 369 м3/с, далее отмечается плавное уменьшение водного стока. Третий 27-летний период (1997-2023 гг.) определен как период условно «средней» водности (7 596 м3/с) с тенденцией на снижение стока.
Вследствие сезонного регулирования водного стока на Жигулевском гидроузле существенно изменялись среднемесячные расходы воды. В «маловодный» период (1958-1975 гг.) наибольший среднемесячный расход наблюдался в мае (20 006 м3/с), а наименьший - в ноябре (4 751 м3/с). В сезонном аспекте наибольший расход превышает наименьший в 4,2 раза. В «многоводный» период (1976-1996 гг.) наибольший среднемесячный расход воды зафиксирован в мае (19 751 м3/с), наименьший - весной, в марте (5 751 м3/с). Наибольший расход превышает наименьший в 3,4 раза. В период «средней» водности (19972023 гг.) наибольший среднемесячный расход воды наблюдался в половодье в мае (18 630 м3/с), а наименьший - в ноябре (4 751 м3/с). Наибольший расход превышает наименьший в 3,9 раза (табл. 1).
Таблица 1. Изменения расходов воды в периоды различной водности, м3/с Table 1. Changes in water flow during periods of different water content, m3/s
Месяц
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
«Маловодный» период (1958-1975 гг.)
Б 767 Б 90Б Б 617 9 726 20 006 8 Б39 Б 613 Б 189 4 912 4 792 4 7Б1 Б 389
«Многоводный» период (1976-1996 гг.)
6 328 6 244 Б 7Б1 10 732 19 7Б1 9 600 7 114 6 ББ0 6 093 6 478 6 626 6 81Б
Период «средней» водности (1997-2023 гг.)
Б 796 Б 911 Б 969 11 481 18 630 8 210 6 413 Б 838 Б 712 Б 173 Б 97Б Б 978
В «маловодный» период (1958-1975 гг.) средний годовой расход воды составил 7 184 м3/с, амплитуда колебаний 5 270-9 274 м3/с. Наименьший расход воды наблюдался в 1975 г., а наибольший - в 1966 г. (рис. 3). Наибольший средний годовой расход превышает наименьший в 1,8 раза. Многолетние изменения расхода воды в «маловодный» период имели цикличный характер, отмечено пять максимумов и пять минимумов. К годам повышенной водности относятся 1958, 1963, 1966, 1970 и 1974, а к годам пониженной водности -1960, 1964, 1967, 1973 и 1975. В соответствии с линейным трендом за 18 лет (1958-1975 гг.) расход воды уменьшился на 1 091 м3/с (14 %).
Еще более значительным многолетним колебаниям подвержены среднемесячные расходы воды (д). Наибольшая амплитуда их колебаний наблюдалась в мае (11 000 - 29 100 м3/с) и составила 18 100 м3/с, наименьшая - в октябре (3 710-6 490 м3/с) составила 2 780 м3/с (табл. 2). Основной вклад в уменьшение среднегодовых расходов воды вносят апрель, май и июнь.
Таблица 2. Амплитуда колебаний расходов воды в 1958-1975 гг., м3/с
Table 2. Amplitude of water flow fluctuations in 1958-1975, m3/s
Месяц
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Наибольший расход воды
7 710 7 630 8 360 20 100 29 100 16 800 7 690 7 220 7 580 6 490 6 680 7 260
Наименьший расход воды
4 340 3 410 3 860 5 090 11 000 3 570 3 550 3 730 3 590 3 710 3 050 3 390
Амплитуда колебаний
3 370 4 220 4 500 15 010 18 100 13 230 4 140 3 490 3 990 2 780 3 630 3 870
Год
Рис. 3. Изменения расходов воды в «маловодный» период 1958-1975 гг. Fig. 3. Changes in water flow during the "low-water" period of 1958-1975.
Многолетние изменения расходов воды для каждого месяца в период 19581975 гг. значительно отличаются. Для каждого месяца определена линия тренда расходов воды и величины (абсолютная и относительная) изменения водного
стока. В соответствии с линейным трендом в январе и июле наблюдается увеличение д на 3 и 6 % соответственно, а для остальных месяцев отмечается уменьшение от 5 до 30 % (табл. 3). Наиболее значительное уменьшение расходов воды зафиксировано в марте (21 %), апреле (30 %), мае (15 %) и июне (18 %). Таблица 3. Многолетние изменения расхода воды за период 1958-1975 гг.
Table 3. Long-term changes in water discharge for the period 1958-1975
Месяц Расход воды, м3/с Величина изменения расхода воды
19S8 г. 197S г. абсолютная, м3/с относительная, %
Январь S 682 S 8S2 + 170 + 3
Февраль 6 283 S S27 - 7S6 - 12
Март 6 270 4 964 - 1306 - 21
Апрель 11 341 8 112 - 3419 - 30
Май 2S 531 22 Ш - 3416 - 15
Июнь 9 375 7 70S -1670 - 18
Июль Б 432 S 773 + 341 + 6
Август Б 333 S 046 - 287 - s
Сентябрь S 226 4 S99 - 627 - 12
Октябрь 4 921 4 662 - 2S9 - Б
Ноябрь S 287 4 212 - 107S - 20
Декабрь S 871 4 908 - 963 - 16
В апреле (рис. 4) динамика расходов воды имеет цикличный характер. За 18-летний период прослеживается три хорошо выраженных максимума и два минимума. К годам повышенной водности следует отнести 1961, 1966 и 1970, к годам пониженной водности 1964, 1965, 1975. За многолетний период (19581975 гг.) апрельские расходы воды уменьшились на 3 419 м3/с (30 %). Следовательно, в «маловодный» период (1958-1975 гг.) отмечена тенденция на снижение среднегодовых расходов воды. Многолетние изменения среднемесячных расходов в основном повторяют тенденцию на снижение, за исключением изменений в январе и июле, когда среднемесячные расходы увеличивались. Основной вклад в снижение годовых показателей вносят расходы воды в марте, апреле, мае и июне.
В «многоводный» период (1976-1996 гг.) средний годовой расход воды составил 8 173 м3/с. Амплитуда колебаний средних годовых расходов воды была в диапазоне 5 369-10 431 м3/с. Наименьший расход воды наблюдался в 1996 г., наибольший - в 1990 г. (рис. 4). Наибольший средний годовой расход воды превышает наименьший в 1,9 раз. Многолетние изменения годовых расходов воды в «многоводный» период имели цикличный характер, наблюдались пять максимумов и пять минимумов: годы повышенной водности - 1979, 1981, 1985, 1991 и 1994, пониженной водности - 1977, 1982, 1984, 1989 и 1996. В соответствии с линейным трендом (рис. 5) за 21 год (1976-1996 гг.) средний годовой расход воды увеличился на 885 м3/с (12 %).
Рис. 4. Изменения расходов воды в апреле в 1958-1975 гг. Fig. 4. Changes in water discharge in April in 1958-1975.
12000 u ]1000
Д 10000 S i>ooo I 8000
° 7000 % 6000 fi 5000 4000
у = 44,266x + 7686,5
¡^ J* (J^
£
Й? Я
s к s
Год
Рис. 5. Изменения расходов воды в «многоводный» период 1976-1996 гг.
Fig. 5. Changes in water consumption during the "high-water" period 1976-1996
Еще более значительным многолетним колебаниям подвержены среднемесячные расходы воды. Наибольшая амплитуда их колебаний наблюдалась в мае (33 500-12 067 м3/с) и составила 21 433 м3/с, наименьшая - в сентябре (8 195-4 680 м3/с) составила 3 515 м3/с (табл. 4). Основной вклад в уменьшение среднегодовых расходов воды вносят апрель, май, июнь и июль. Высокие расходы воды наблюдались в октябре и ноябре.
Многолетние изменения расходов воды для каждого месяца в период 1976-1996 гг. значительно отличаются. Для каждого месяца определена линия тренда расходов воды и величины (абсолютная и относительная) изменения водного стока. В соответствии с линейным трендом в январе, феврале, сентябре-декабре фиксируется уменьшение расходов воды на 6-22 %, а для остальных месяцев наблюдается увеличение от 6 до 153 % (табл. 5). Наиболее значительное увеличение расходов воды отмечено в апреле (153 %), июле (31 %), мае (30 %) и декабре (22 %).
Таблица 4. Амплитуда колебаний расходов воды в 1976-1996 гг., м3/с Table 4. Amplitude of water flow fluctuations in 1976-1996, m3/s
Месяц
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Наибольший расход воды
8 190 8 650 8 040 21 800 33 500 15 500 14 118 9 870 8 195 11 900 11 500 8 970
Наименьший расход воды
3 870 3 400 3 370 5 150 12 067 4 662 4 740 4 905 4 680 4 480 3 432 4 304
Амплитуда изменений
4 320 5 250 4 670 16 650 21 433 10 838 9 378 4 965 3 515 7 420 8 068 4 666
Таблица 5. Многолетние изменения расхода воды за период 1976-1996 гг. Table 5. Long-term changes in water discharge for the period 1976-1996
Месяц Расход воды, м3/с Величина изменения расхода воды
1976 г. 1996 г. абсолютная, м3/с относительная, %
Январь 6 791 5 864 - 927 - 14
Февраль 6 445 6 044 - 401 - 6
Март 5 384 6 118 t 734 +M
Апрель 6 077 15 387 t 9310 t 153
Май 17 620 22 916 t 5294 t 30
Июнь 9 296 9 904 t 608 t 6
Июль 6 136 8 092 t1956 t 31
Август 6 274 6 825 t 551 t 9
Сентябрь 6 296 5 890 - 406 - 7
Октябрь 6 728 6 227 - 501 - 8
Ноябрь 7 167 6 085 - 1082 - 15
Декабрь 7 664 5 967 - 1697 - 22
В апреле (рис. 6) динамика расходов воды имела цикличный характер. За 21-летний период можно выделить пять хорошо выраженных максимумов и пять минимумов. К годам повышенной водности следует отнести 1983, 1986, 1990, 1991 и 1995, к годам пониженной водности - 1976, 1980, 1982, 1084, 1987 и 1996. За период 1976-1996 гг. апрельские среднемесячные расходы воды увеличились на 9 310 м3/с (153 %).
Следовательно, в «многоводный» период (1976-1996 гг.) определяется тенденция на увеличение среднегодовых расходов воды. Многолетние изменения среднемесячных расходов в основном повторяют тенденцию на увеличение за исключением изменений в январе, феврале, сентябре -декабре, когда расходы воды уменьшались. Основной вклад в снижение годовых расходов вносят расходы воды в марте, апреле, мае и июле. По сравнению с «маловодным» периодом среднегодовые расходы воды в «многоводный» период увеличились на 989 м3/с (14 %).
Год
Рис. 6. Изменения расходов воды в апреле в 1976-1996 гг. Fig. 6. Changes in water discharge in April in 1976-1996.
В период «средней» водности 1997-2023 гг. средний годовой расход воды составил 7 588 м3/с, амплитуда многолетних колебаний средних годовых расходов воды - 6 159-9 224 м3/с. Наименьший средний годовой расход воды наблюдался в 2011 г., наибольший - в 1990 г. (рис. 7). Наибольший средний годовой расход превышает наименьший в 1,5 раза. Многолетние изменения годовых расходов в период «средней» водности имели цикличный характер, выделены шесть максимумов и пять минимумов. К годам повышенной водности относятся 2001, 2005, 2007, 2013, 2017 и 2020, к годам пониженной водности - 1997, 2006, 2010, 2011, 2015, 2022 и 2023. В соответствии с линейным трендом (рис. 6) за 27 лет (1997-2003 гг.) расход воды уменьшился на 459 м3/с (6 %).
Еще более значительным многолетним колебаниям подвержены среднемесячные расходы воды. Наибольшая амплитуда колебаний наблюдалась в апреле (2 577-18 758 м3/с) и составила 16 181 м3/с, а наименьшая - в октябре (4 0086 493 м3/с) составила 2 485 м3/с. Основной вклад в уменьшение среднегодовых расходов воды вносят среднемесячные расходы в мае, июле и сентябре.
Год
Рис. 7. Изменения расходов воды в период «средней» водности (1997-2023 гг.). Fig. 7. Changes in water flow during the period of "average" water content (1997-2023).
Таблица 6. Амплитуда колебаний расходов воды в 1997-2023 гг., м3/с Table 6. Amplitude of water flow fluctuations in 1997-2023, m3/s
Месяц
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Наибольший расход воды
8 562 9 020 10 092 18 758 26 100 13 779 14 144 8 140 8 576 6 493 12 407 8 757
Наименьший расход воды
4 068 3 799 3 724 2 577 11 059 1 260 4 803 2 127 4 305 4 008 4 098 4 074
Амплитуда изменений
4 494 5 221 6 368 16 181 15 041 12 519 9 341 6 013 4 271 2 485 8 309 4 683
Многолетние изменения расхода воды для каждого месяца в период 19972023 гг. различны. Для каждого месяца определена линия тренда расходов воды и величина изменения водного стока. В апреле, июне, октябре и ноябре наблюдалось увеличение расхода воды на 49, 19, 3 и 14 % соответственно, в остальные месяцы - уменьшение от 2 до 37 % (табл. 7). Наиболее значительные изменения расходов воды отмечены в апреле - 4 505 м3/с (49 %). В апреле (рис. 8) динамика расходов воды имеет цикличный характер с периодичностью 2-5 лет. За 27-летний период наблюдались семь хорошо выраженных максимумов и семь минимумов. К годам повышенной водности следует отнести 2002, 2004, 2008, 2013, 2016, 2018, 2020, к годам пониженной водности -1999, 2003, 2006, 2012, 2015, 2017, 2019 и 2022. За период 1997-2023 гг. апрельские расходы воды увеличились на 4 505 м3/с (49 %).
Таблица 7. Многолетние изменения расхода воды за период 1997-2023 гг.
Table 7. Long-term changes in water discharge for the period 1997-2023
Месяц Расход воды, м3/с Величина изменения расхода воды
1997 г. 2023 г. абсолютная, м3/с относительная, %
Январь 5 882 5 785 -97 -2
Февраль 5 923 5 899 -24 0
Март 6 083 5 855 -228 -4
Апрель 9 229 13 734 +4 505 +49
Май 22 890 14 369 -8 521 -37
Июнь 7 487 8 934 +1 447 +19
Июль 6 837 5 990 -847 -12
Август 6 163 5 512 -651 -11
Сентябрь 6 414 5 011 -1 403 -22
Октябрь 5 102 5 244 +142 +3
Ноябрь 5 566 6 320 +754 +14
Декабрь 6 165 5 790 -375 -6
Следовательно, в период «средней» водности (1997-2023 гг.) определена тенденция на уменьшение среднегодовых расходов воды. Многолетние изменения среднемесячных расходов в основном повторяют тенденцию на увеличение за исключением изменений в апреле, июне, октябре и ноябре, когда расход воды увеличивался. Основной вклад в снижение годовых расходов вносят расходы воды в марте, апреле, мае и июне. По сравнению с «многоводным» периодом среднегодовые расходы воды в период «средней» водности уменьшились на 582 м3/с (7 %).
Год
Рис. 8. Изменения расходов воды в апреле в 1997-2023 гг. Fig. 8. Changes in water discharge in April in 1997-2023.
Полученные результаты показывают, что, начиная с 1975 г. и до 1995 г., на границе Средней и Нижней Волги наблюдалось существенное увеличение водности, а затем наметилась тенденция на постепенное снижение водного стока на границе Средней и Нижней Волги (в створе Жигулевского гидроузла). При этом водный сток в период 1996-2023 гг. оставался существенно выше, чем в «маловодный» период (1958-1975 гг.)
ВЫВОДЫ
В рамках проведенного исследования установлено, что за период с 1976 по 2023 гг. среднегодовой водный сток р. Волги увеличился на 10 % по сравнению с «маловодным» периодом (1958-1975 гг.), наблюдавшимся до начала современных климатических изменений. Однако скорость увеличения водного стока не одинакова: с 1976 по 1996 гг. водный сток существенно увеличился на 14 % при средней скорости в 42 м3/с в год; в период 1997-2023 гг. наблюдалось уменьшение водного стока на 7 % при средней скорости 17 м3/с в год. Учитывая, что на Волге не осуществляется многолетнее регулирование водного стока, можно утверждать, что многолетние изменения стока обусловлены климатическими изменениями.
Увеличение водного стока в период 1976-2023 гг. по сравнению с «маловодным» периодом 1958-1975 гг. происходило, в основном, за счет увеличения стока в апреле и с июня по декабрь, а также вопреки снижению стока в мае. Значительная вариабельность среднемесячных расходов воды и несогласо-
ванность изменений среднегодовых и среднемесячных расходов обусловлены сезонным регулированием водного стока в створе Жигулевского гидроузла в условиях увеличения водного стока под воздействием климатических изменений. Наибольшие изменения среднемесячных расходов воды наблюдались в апреле. Расходы воды в апреле за «маловодный» период 1958-1975 гг. уменьшились на 30 %, за «многоводный» период 1976-1996 гг. увеличились на 153 % и за период «средней» водности 1997-2023 гг. уменьшились на 49 %.
В «маловодный» период (1958-1975 гг.) наиболее существенно расходы воды уменьшались в марте и апреле, скорость уменьшения составила 73 и 190 м3/с в год соответственно. В «многоводный» период (1976-1996 гг.) наиболее существенно расходы воды увеличивались в апреле, мае и июле, скорость увеличения составила 443, 252 и 93 м3/с в год соответственно. В период «средней» водности (1997-2023 гг.) в апреле расходы воды увеличивались со скоростью 167 м3/с в год, а в мае, наоборот, уменьшались со скоростью 316 м3/с.
Установленная тенденция на увеличение водного стока Волги и значительная вариабельность расходов воды в условиях глобальных климатических изменений предполагают внесение корректив в «Основные правила использования водных ресурсов Куйбышевского водохранилища на р. Волге» с целью оптимизации сезонного регулирования водного стока, используемого для хозяйственно-питьевого водоснабжения, ведения рыбного хозяйства и экологического благополучия населения в Волжском бассейне.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Джамалов Р.Г., Фролова Н.Л., Кричевец Г.Н. и др. Формирование современных ресурсов поверхностных и подземных вод Европейской части России // Водные ресурсы. 2012. Т. 39. № 6. С. 571-589.
2. Вуглинский В.С. Водные ресурсы и водный баланс крупных водохранилищ СССР. Л.: Гидрометеоиздат. 1991. 223 с.
3. Многолетние колебания и изменчивость водных ресурсов и основных характеристик стока рек Российской Федерации / под. ред. В.Ю. Георгиевского. СПб, 2021. 190 с.
4. Фролова Н.Л., Нестеренко Д.П., Шенберг Н.В. Внутригодовое распределение стока рек России // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. 2010. № 6. С. 8-16.
5. Многолетние характеристики притока воды в крупнейшие водохранилища РФ: научно-прикл. справ. СПб.: РПЦ Офорт, 2017. 132 с.
6. Водные ресурсы России и их использование / под. ред. И.А. Шикломанова. СПб. ГГИ, 2008. 600 с.
7. Зайцева И.С. Маловодные годы в бассейне Волги: природные и антропогенные факторы. М.: Изд-во Наука, 1984. 184 с.
8. Алексеевский Н.И., Фролова Н. Л., Антонова М. М., Игонина М. И. Оценка влияния изменений климата на водный режим и сток рек бассейна Волги // Вода, химия и экология. 2013. № 4. С. 3-12.
9. Изменения климата: причины, риски, последствия, проблемы адаптации и регулирования / под ред. И.И. Мохова, А.А. Макоско, А.В. Чернокульского. М.: РАН, 2024. 360 с.
10. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 124 с.
11. Linnik. P. M. Climate Change as an Important Factor of the Formation of the Chemical Composition of Surface Waters at the Present Time (Review). Hydrobiological Journal. 2021. Vol. 57. No. 1. P. 78-94. https://doi.org/10.1615/Hydrobj.v57.i1.90.
12. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte,
V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Pean, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelek^i, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. 31 p.
13. Попова В.В., Бабина Е.Д., Георгиади А.Г. Климатические факторы изменчивости стока Волги во второй половине XX - начале XXI вв. // Известия РАН. Сер. География. 2019. № 4. С. 63-72.
14. Бэйтс Б.К., Кундцевич З.В., Палютикоф Ж.П. (ред.). Изменение климата и водные ресурсы. Технический документ Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Секретариат МГЭИК. Женева, 2008. 228 с.
15. Дмитриева В.А., Нефедова Е.Г. Гидрологическая реакция на меняющиеся климатические условия и антропогенную деятельность в бассейне Верхнего Дона // Вопросы географии. 2018. № 145. С. 285-297.
16. Селезнев В.А., Селезнева А.В., Беспалова К.В. Антропогенное эвтрофирование крупных водохранилищ Нижней и Средней Волги в условиях глобального потепления климата (проблемы и пути решения) // сб. Глобальное распространение процессов антропогенного эвтрофирования водоемов. Мат-лы межд. научно-практ. конф. 2017. С. 151-156.
17. Селезнева А.В., Селезнев В.А., Беспалова К.В. Массовое развитие водорослей на водохранилищах р. Волга в условиях маловодья // Поволжский экологический журнал. 2014. № 1. С. 88-96.
18. Селезнева А.В., Беспалова К.В., Селезнев В.А. Изменение водности реки Волги в районе заповедного острова // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2020. № 1. С. 31-49. https://doi.org/10.35567/19994508_2022_4_3
REFERENCES
1. Dzhamalov R.G., Frolova N.L., Krichevets G. N. et al. Formation of contemporary resources of groundwater and surface water in the European part of Russia. Water Resources. 2012. Vol. 39. No. 6. P. 571-589. (In Russ.).
2. Vuglinskiy V.S. Water resources and water balance of the major reservoirs of the USSR. L.: Gidro-meteoizdat. 1991. 223 p. (In Russ.).
3. Scientific/applied manual: Many-year fluctuations and variability of water resources and main characteristics of the river runoff in the Russian Federation. Edited by V.Y. Georgiyevskiy. 2021. SPb. 190 p. (In Russ.).
4. Frolova N.L., Nesterenko D.P., Shenberg N.V. Inter/annual distribution of the river runoff in Russia. Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 5. Geography. 2010. No. 6. P. 8-16. (In Russ.).
5. Many-year characteristics of water inflow to the major reservoirs of the RF: Scientific /practical reference book. 2017. SPb.: RPTS Ofort. 132 p. (In Russ.).
6. Water resources of Russia and their use. Edited by I. A. Shiklomanova. 2008. SPb. GGI. 600 p. (In Russ.).
7. Zaytseva I.S. Low-water years in the Volga River basin: natural and anthropogenous factors. M.: Izd-vo Nauka. 1984. 184 p. (In Russ.).
8. Alekseyevskiy N.I., Frolova N. L., Antonova M. M., Igonina M. I. Assessment of the climate changes on the water regime and runoff of the Volga River basin rivers. Water, chemistry, and ecology. 2013. No. 4. P. 3-12. (In Russ.).
9. Climate changes: causes, risks, consequences, adaptation and regulation problems. Edited by RAS Academician I.I. Mokhov, RAS Corresponding member A.A. Makosko, Candidate of Physical/ mathematical Sciences A.V. Chernokulskiy. M.: RAN. 2024. 360 p. (In Russ.).
10. The third report on the climate change and its consequences on the territory of the Russian Federation. General resume. SPb.: Naukoyemkiye tekhnologiyi, 2022. 124 p. (In Russ.).
11. Linnik. P. M. Climate Change as an Important Factor of the Formation of the Chemical Composition of Surface Waters at the Present Time (Review). Hydro/biological Journal. 2021. Vol. 57, No 1. P. 78-94. https://doi.org/10.1615/Hydrobj.v57.i1.90.
12. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Pean, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis,
M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelek^i, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. 31 p.
13. Popova, V.V., Babina, Ye.D., Georgiadi, A.G. Clmatic factors of the Volga River flow variability in the second half of XX-beginning of XXI centuries. Russian Academy of Science Newsletter. Geography Series. 2019. No. 4. P. 63-72. (In Russ.).
14. Beyts B. K., Kundtsevich Z. V., Palyutikof Z. P. (red.). Climate change and water resources. Technical document by Intergovernmental group of experts on the climate change, MGEIK Secretariat, Geneva. 2008. 228 p. (In Russ.).
15. Dmitriyeva V.A., Nefedova Y.G. Hydrological response to the changing climatic conditions and human activities in the Upper Don River basin. Voprosy geografii [Issues of Geography]. 2018. № 145. P. 285-297 (In Russ.).
16. Seleznev V.A., Selezneva A.V., Bespalova K.V. Anthropogenic euthrophication of the Lower and Middle Volga large reservoirs under the conditions of the global climate warming (Problems and the ways of their solution). Global spreading of the water bodies' euthrophication processes; proceedings of international scientific/practical conference. 2017. P. 151-156 (In Russ.).
17. Selezneva A.V., Seleznev V.A., Bespalova K.V. Mass development of algae in the Volga reservoirs resulted of low-water. The Volga Ecological Journal. 2014. № 1. P. 88-96 (In Russ.).
18. Selezneva A.V., Bespalova K.V., Seleznev V.A. The Volga River water content changing in the area of the reserve island. Water Sector of Russia: Problems, Technologies, Management. 2020. No. 1. P. 31-49 (In Russ.).
Сведения об авторе:
Селезнев Владимир Анатольевич, д-р техн. наук, канд. геогр. наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории мониторинга водных объектов, Институт экологии Волжского бассейна Российской академии наук - филиал ФГБУН «Самарский федеральный исследовательский центр Российской академии наук», Россия, 445004, г. Тольятти, ул. Комзина, 10; Scopus ID- 57204526756; РИНЦ ID- 59501; e-mail: [email protected]
About the author:
Vladimir A. Seleznev, Laboratory Head, Candidate of Geographical Sciences, Doctor of Technical Sciences, Professor, Russian Academy of Sciences Institute ofthe Volga River Basin Ecology, ul. Komzina, 10, Togliatti, 445004, Russia; Professor, Togliatti State University, ul. Belorusskaya, 15 (main building), Togliatti, 445020, Russia; Scopus ID- 57204526756; РИНЦ ID- 59501; e-mail: [email protected]
Поступила в редакцию / Received 14.10.2024. Поступила после рецензирования / Revised 20.10.2024. Принята к публикации / Accepted 15.11.2024.
