CC BY
10НАУЧНЫЕ СТАТЬИ
Гидрометеорология и экология № 3 2009
УДК 556.16.048(476)
ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЙ ВНУТРИГОДОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СТОКА РЕК БЕЛАРУСИИ ПО ДАННЫМ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ
НАБЛЮДЕНИЙ
Доктор геогр. наук А. А. Волчек
ОН. Натарова
Внутригодовое распределение стока (ВРС) является важной гидрологической и водохозяйственной характеристикой рек. Оно используется при проектировании водохозяйственных объектов, управлении работы водохранилищ, разработке схем комплексного использования водных ресурсов и т. д.
Происходящие в последнее время колебания климата привели к изменению водных ресурсов и гидрологического режима рек. Кроме того, хозяйственная деятельность, осуществляемая как на водосборах, так и в руслах рек также ведет к изменениям количественных и качественных характеристик речного стока.
Изменения речного стока влияют не только на функционирование водохозяйственных систем, от которых зависит надежное водообеспечение населения, промышленности, гидроэнергетики, сельского и рыбного хозяйства, но и на экологическую ситуацию водосбора реки. Исходя из вышеизложенного, данная статья посвящается проблеме антропогенного изменения водных ресурсов и гидрологического режима рек Беларусии.
В полной мере эти проблемы коснулись и рек Беларусии. По территории республики протекает 20,8 тыс. рек, общей протяженностью около 90,6 тыс. км, принадлежащих бассейнам Балтийского и Черного морей. Согласно [2], около 55 % годового стока приходится на реки бассейна Черного моря, а 45 % - Балтийского. Доля (в % от годового) весеннего стока составляет 38.. .51 %, летнего - 26 %, осеннего - более 14 %, зимнего 16.. .25 %.
К крупным рекам Беларусии относятся: Березина, Днепр, Западный Буг, Западная Двина, Неман, Припять, Сож. Средняя густота речной сети - 0,44 км/км2; наибольшая - в бассейне р. Неман (0,47 км/км2); наименьшая - в бассейне р. Западный Буг (0,38 км/км2) [3].
118
Одна из основных фундаментальных работ по анализу ВРС на территории республики, является монография «Ресурсы поверхностных вод СССР» [2], относится к 60-ым годам прошлого столетия, где детально проанализировано ВРС по территории. За последнее время учреждениями гидрометеорологических служб Беларусии накоплен большой фактический материал по речному стоку, что требует своевременного анализа, обобщения и рекомендации для практического использования полученных выводов. Ввиду этого, целью данной работы является оценка изменений ВРС воды рек в период с 1961 г. по 2005 г. в складывающихся современных природно-климатических условиях и под влиянием антропогенных воздействий.
Исходные данные и методика исследований
В качестве исходных данных использовались ряды многолетних наблюдений за среднемесячными расходами воды, опубликованные Республиканским гидрометеорологическим центром Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды республики Беларусь по 40 гидрологическим створам (табл. 1), относящиеся к разным гидрологическим районам [2]:
I - Западно-Двинский район. Площадь 54 000 км2. Расположен в северной части территории Республики Беларусь и охватывает бассейн Западной Двины. Изобилие озёр. Густота речной сети 0,47 км/км2. Реки района имеют, с одной стороны, некоторую естественную зарегулирован-ность стока озёрами, а с другой - хорошую обеспеченность поверхностным питанием.
II - Верхне-Днепровский район. Площадь 59 000 км2. Расположен в восточной части территории и охватывает бассейн Днепра до Могилёва и Сожа до устья р. Прони. Озёра преимущественно пойменные. Речная сеть развита хорошо. Густота речной сети 0,44 км/км2.
III - Вилейский район. Площадь 27 000 км2. Расположен в северозападной части территории и охватывает бассейн рек Вилии, Березины до Борисова, верховья рек Уллы и Западной Березины. Густота речной сети: 0,34 км/км2. Речная сеть южной части района: короткие, хорошо дренирующие водотоки.
IV - Нёманский район. Площадь 29 000 км2. Расположен в западной части территории Беларусии и охватывает бассейн Нёмана от источника до границы с Литвой, озёрность незначительная. Крупных озёр в районе нет. Густота речной сети - 0,50 км/км2. Подземное питание рек происходит за счёт верхних обильных горизонтов грунтовых вод.
119
V - Центрально-Березинский район. Площадь 35 000 км2. Охватывает бассейн рек Днепра от Могилёва до Жлобина, Друти, Березины от Борисова до устья р. Руднянки, Птичи до устья р. Доколька, а также верховья рек Орессы, Случи, Морочи и Лани. Густота речной сети - 0,40 км/км2.
VI - Припятский район. Площадь 73 000 км2. Расположен на юге территории и охватывает бассейн Припяти без возвышенных его окраин (верховья рек Птичи, Случи и др.), нижнее течение Березины (ниже устья р. Руднянки), Сожа (ниже устья р. Прони), Днепра (ниже г. Жлобина) и Западного Буга в пределах Республики Беларусь. Южной его границей является граница Беларусии с Украиной. Густота речной сети 0,30 км/км2. Реки характеризуются крайне малыми падениями, широкими, плоскими, слабо выраженными долинами, низкими заболоченными берегами, извилистостью, разветвлённостью и неустойчивостью русел, медленным течением. Район характеризуется широко развитыми водоносными горизонтами, заключёнными в четвертичных и коренных отложениях.
В процессе анализа временные ряды разделены на два периода: I -с момента инструментальных наблюдений по 1960 г.; II - 1961.2005 гг. Результаты исследований в период с 1877 по 1960 гг. опубликованы в [2], поэтому в работе представлена оценка изменений речного стока на современном этапе.
Для построения гидрографов речного стока использован метод компоновки сезонов, основанный на равенстве обеспеченностей годового стока, стока лимитирующего периода и лимитирующего сезона [2]. В исследованиях использованы данные по 135 речным створам с периодом инструментальных наблюдений - с начала проведения исследований до 1960 г. В [2] отражена характеристика ВРС рек Беларусии по гидрологическим районам и показана степень влияния физико-географических факторов (площадь водосбора, озерность, залесенность, заболоченность) на стоковый режим рек. Как итог, для этих рек - представлены районные схемы расчетного распределения стока по месяцам и сезонам.
В контексте решения задач приняты общие границы гидрологических сезонов: весна (март - май), лето-осень (июнь - ноябрь), зима (декабрь - февраль) [3]. Для территории Беларусии за лимитирующий период приняты оба маловодных сезона (лето-осень и зима), а за лимитирующий сезон - лето-осень или зима [1].
120
Список речных створов
Таблица 1
Река-пост Площадь водосбора (А), км2
Западно-Двинский район
р. Полота - с. Янково 1-е 618
р. Дисна - пгт. Шарковщина 4540
р. Берёзовка - с. Саутки 554
Верхне-Днепровский район
р. Остер - с. Ходунь 3250
р. Проня - с. Летяги (х. Яскарь) 4570
р. Беседь - с. Светиловичи 5010
р. Жадунька - г. Костюковичи 334
Вилейский район
р. Улла - с. Промыслы 3330
р. Эсса - с. Гадивля 530
р. Вилия - с. Стешицы 1230
р. Вилия - г. Вилейка 4190
р. Вилия - с. Михалишки 10300
р. Нарочь - с. Нарочь 106
р. Березина - г. Борисов 5690
р. Ислочь - с. Боровиковщина 624
р. Гавья - с. Лубинята 920
р. Ошмянка - с. Великие Яцыны 1480
р. Гайна - с. Гайна 15,7
Неманский район
р. Нёман - г. Столбцы 3070
р. Нёман - с. Белица 16700
р. Нёман - пгт. Мосты 25600
р. Нёман - г. Гродно 33600
р. Дитва - с. Поречаны 810
р. Свислочь - с. Сухая Долина 1720
Центрально-Березинский район
р. Ухлясть - пос. Радьков 258
р. Свислочь - с. Теребуты 4050
р. Грава - с. Аминовичи 39,3
р. Сушанка - с. Суша 153
р. Случь - с. Ленин 4620
р. Птичь - снт. Кринка 2010
р. Птичь - с. Лучицы 8770
р. Оресса - с. Андреевка 3580
Припятский район
кан. Ивня-Бонда - с. Будки 299
р. Уза - с. Прибор 680
р. Ясельда - г. Берёза 916
р. Ясельда - с. Сенин 5110
р. Словечна - с. Кузьмичи 914
р. Копаювка - с. Черск 440
р. Рыта - с. Мал. Радваничи 1230
р. Лесная - с. Замосты 1840
Анализ полученных результатов. Расчет ВРС выполнен для следующих градаций водности: очень многоводной (Р = 5 %), многоводной (Р = 25 %), средней (Р = 50 %), маловодной (Р = 75 %), очень маловодной
(Р = 95 %). Для каждой из градаций методом компоновки сезонов построены гидрографы стока. Полученные гидрографы стока сравнили с гидрографами предшествующего периода. Результаты сравнения модельных рек гидрологических районов построены в относительных координатах | Ki = ] для
V / "год )
более наглядного сопоставления и представлены на рис. 1.
а
д, м3/с 2,00
1,00
0,00
-1,00
7 8 9 10 Месяц
б
2
д, м3/с 1,50 г
0,50 -
-0,50
-1,50
-2,50 ь
Месяц
в
122
Q, м3/с
д
e
1961... 2005 гг. 1 - очень многоводный год, 2 - многоводный год,
3 - средний год, 4 - маловодный год, 5 - очень маловодный год. а - р. Дисна - пгт. Шарковщина, б - р. Беседь - с. Светиловичи, в - р. Улла - с. Промыслы, г - р. Нёман - пгт. Мосты, д - р. Птичь - с. Лучицы, е - р. Ясельда - с. Сенин.
Анализ полученных результатов выявил пространственную тенденцию уменьшения значений с запада территории на восток на реках Западно-Двинского района. В качестве модельной реки данного района выбрана р. Дисна - пгт. Шарковщина. Река берет начало из оз. Диснай (Литва), течет по территории Браславского, Поставского, Шарковщинского и Миорского районов. Долина трапецеидальная, ее ширина 400...600 м, местами до 1,5 км. Русло реки извилистое, на протяжении 7,7 км канализировано. Берега в верховьях низкие, частично заболоченные [4]. ВРС реки Дисна в период с 1961 по 2005 гг. характеризуется уменьшением значений стока в весенний и летне-осенний сезоны (приблизительно 11 %, 5 % соответственно), и увеличением стока в зимнее время года (около 7 %).
Модельная река Верхне-Днепровского района р. Беседь (с. Свети-ловичи) характеризуется наивысшим уровнем половодья в начале апреля, наибольшей высотой над меженным уровнем 3,5.5,5 м, средней 2,8 м. Замерзает в первой декаде декабря [4]. Форма гидрографов стока на современном этапе видоизменилась - в течение года прослеживается 4 паводковых периода (в предшествующем периоде - 3). Сток в весенний период уменьшился на 10 %, а в зимний период увеличился на 6 %.
В Вилейском районе для исследовании взята р. Улла - с. Промыслы. Река характеризуется началом весеннего половодья с третьей декады марта до середины мая, средней продолжительностью 56 суток [4]. ВРС реки для пяти групп лет по водности различно: в средние и маловодные годы наблю-
124
дается увеличение значение стока до 20 м3/с в мае месяце, в остальные группы лет - уменьшение стока на ту же величину. Отметим увеличение стока в зимние месяцы.
На реке Неман весеннее половодье проходит несколькими волнами и продолжается 30.50 дней. Средняя высота над меженным уровнем -2,5.4,0 м [4]. Сток в течение года уменьшился. Исключение составляет очень маловодная группа лет по водности. Форма гидрографов стока в современном периоде приобрела сглаженный вид и характеризуется наличием двух паводковых периодов во всех группах лет по водности.
В качестве модельной реки Центрально-Березинского района выбрана р. Птичь - с. Лучицы. Долина реки на всем протяжении преимущественно трапецеидальная, в низовье невыразительная. Пойма двухсторонняя. Русло расчленено протоками, которые образуют острова. Половодье в конце марта, в верхнем течении около 40 суток, в нижнем - 84. Наивысший уровень половодья в начале апреля, средняя высота над меженным уровнем 1,4.3,2 м, наибольшая - 3,7 м. На реке построено Вовчитское водохранилище [4]. Стоковый режим реки характеризуется уменьшением расходов воды в апреле месяце (до 100 м3/с) и их увеличением в летнюю, осеннюю и зимнюю поры года. На построенном гидрографе стока реки для очень многоводных лет наблюдаются паводки в апреле, июле и декабре месяцах. Для исследований ВРС в Припятском районе в качестве модельной реи принята р. Ясельда - с. Сенин. Долина реки невыразительная, местами трапецеидальная; ее ширина 2.4 км, наибольшая 6.8 км. Пойма двухсторонняя. Русло от истока на протяжении 37,1 км канализировано. На неканализиро-ванных участках русло сильноизвилистое. Весеннее половодье в конце марта, длится до первой половины мая. Замерзает река в начале декабря. На реке построено водохранилище Селец. Также р. Ясельда входит в водную систему, соединяющую бассейн Припяти и Немана Огинским каналом [4]. Анализ рис. 1 зафиксировал уменьшение значений стока в очень маловодные и маловодные годы в апреле месяце, в остальные годы - сток увеличился. Форма гидрографов не изменилась и характеризуется двумя паводковыми периодами в течение года. Заметим, что пик зимнего паводкового периода сместился с декабря на январь месяц. Проанализировав среднее многолетнее сезонное распределение стока внутри года по гидрологическим районам (рис. 2), получили следующие результаты:
125
ю
я
о д
р
Ш
О
8 р
о О о н
о
й р со
ял 8
со
н 5
ю
8 т
ю
(
31 щ
о
%
о4- О - пе
О 13
Н 8
о
8 О Й Р
О е
р я
ю
8
0
1
й
(Я 8
чо 8
О4 о
-
и
8
р
еа
2 8=
О 8 Р
Рис. 2. Среднее многолетнее распределение сезонного стока по гидрологическим районам.
подрайона 1г - 43 % (23 %, 20 % соответственно). Таким образом, доля стока лимитирующего периода, по отношению к соответствующей доли предшествующего периода, подрайона 1в практически не изменилась, а подрайона 1г уменьшилась на 4 % (табл. 2).
Таблица 2
Изменения стока в период наблюде ний с 1961 по 2005 гг.
Изменения стока, %
Гидрологический район к о а ч о С весна (март - май) лето - осень (июнь - ноябрь) зима (декабрь - февраль)
Западно-Двинский 1в 1г + 3,30 - 3,60 - 6,05 + 3,50 + 2,70
Верхне-Днепровский 11б 11в - 12,95 - 10,90 + 5,00 + 4,55 + 7,95 + 6,30
Вилейский III а Шб - 3,74 - 3,77 + 1,81 + 0,60 + 5,59 + 3,15
Нёманский - - 1,74 + 0,85 + 1,97
Центрально-Березинский Уа Уб - 7,40 - 15,35 + 1,23 + 7,45 + 6,20 + 7,85
Припятский У1а У1б У1в - 16,72 - 4,90 - 8,10 + 8,00 + 1,20 + 0,40 +5,75 +3,70 + 0,50
Примечание: цифры, выделенные жирным шрифтом, свидетельствуют о статистически значимых изменениях речного стока (более 5 %).
Реки Верхне-Днепровского района отличаются наименьшей заре-гулированностью стока. Доля стока весеннего сезона, в среднем, составляет 55 % годового. Распределение весеннего, летне-осеннего, зимнего стока по подрайонам отражено в табл. 2.
По сравнению с реками Верхне-Днепровского района, реки Вилей-ского района отличаются естественной зарегулированностью стока. Доля весеннего стока подрайона 111а составляет 42 %, подрайона 111б - 37 %. Доля зимнего стока, в среднем, составляет 23 %. Отметим, что в подрайоне 111б наибольшая доля стока приходится на летне-осенний сезон.
Реки Неманского района также характеризуются естественной за-регулированностью стока. Причиной этому послужило повышенное грунтовое питание рек. Доля стока лимитирующего периода составляет 59 %
127
(37 % - летне-осеннего и 22 % - зимнего), что на 3 % больше соответствующей доли в предшествующем периоде (табл. 2).
Центрально-Березинский район представлен двумя подрайонами, распределение стока внутри которых практически одинаково и, в среднем, составляет: весной - 45 %, летом и осенью - 33 %, зимой - 21 %. Сток лимитирующего периода данного гидрологического района в период инструментальных наблюдений с 1961 по 2005 гг. увеличился приблизительно на 8 %.
Реки Припятского района отличаются равномерным распределением стока внутри района. Весенний сток рек подрайона У1а уменьшился на 16,5 %, в то время как сток рек в летне-осенний и зимний сезоны увеличился на 7,5 %. Процент изменения стока на реках подрайона У1б не превышает 5 %. Заметные изменения весеннего стока зафиксированы на реках подрайона У1в.
Все изменения сезонного стока, произошедшие в период с 1961 по 2005 гг., по отношению к предыдущему периоду наблюдений, отражены в табл. 2. В среднем процент существенного отклонения составляет 7.10 %. Максимальный процент зафиксирован в Центрально-Березинском и Припятском районах (около 16.17 % - весенний сток). Изменения сезонного стока, не превышающих естественных колебаний, наблюдаются на реках Западно-Двинского (1в), Вилейского (Шб) районов.
Заключительным моментом в исследовании ВРС на современном этапе стало распределение стока по месяцам внутри сезонов. Поэтому в каждом сезоне выделены месяцы с наибольшим и наименьшим расходами воды. Исследование выполнено для указанных выше градаций лет по водности:
Очень многоводные годы: 1) весна: наибольшие расходы воды зафиксированы в апреле (в 85 % случаев), 15 % - в марте. Наименьшие расходы воды отмечены как в мае, так и в марте, 59 % и 41 % соответственно; 2) лето - осень: данный сезон характеризуется наибольшей долей стока в июне и ноябре, а меньшей - в августе и сентябре; 3) зима: наибольшая доля стока приходится примерно одинаково как на январь, так и на февраль.
Многоводные годы: 1) весна: на 40 речных створов наибольшие расходы воды зафиксированы в апреле и на 11 - в марте. Наименьшие расходы отмечены, в большинстве случаев, в мае; 2) лето - осень: сезон характеризуется увеличением стока в июне и ноябре и его уменьшение в августе и сентябре; 3) зимой наибольшая доля стока приходится на январь (февраль) примерно в равном процентном отношении.
128
Средние годы: 1) весна: наибольшая доля весеннего стока приходится на апрель (92 %), два других месяца складывают оставшиеся 8 %. Наименьшая доля стока в рассматриваемый сезон приходится на март и май, 45 % и 55 % соответственно; 2) лето - осень: характерно увеличение доли стока в июне и ноябре, а уменьшение - в августе и сентябре; 3) зима: распределение стока зимой следующее - увеличение, примерно в равных долях, в январе (феврале) и уменьшение - декабре.
Маловодные годы: 1) весна: увеличение стока в весенний период наблюдается в апреле (марте) - их процентное соотношение 78 % (22 %) соответственно. А наименьшие расходы воды установлены в мае; 2) в лето - осень: отмечено увеличение стока в июне и ноябре, а уменьшение в августе и сентябре; 3) зима: в маловодные годы наибольшая доля стока относится к январю, а наименьшая - к декабрю (февралю) - 50 % на 50 %.
Очень маловодные годы: 1) весна: распределение стока весеннего периода выглядит следующим образом: увеличение - в 55 % апрель и 45 % марте; 2) лето - осень: наибольшая доля стока летне-осеннего периода приходится на ноябрь (56 % случаев), наименьшая доля стока - на август (73 % случаев); 3) зима: наибольшие расходы воды в данный сезон зафиксированы, в большей степени, в декабре.
Исследования показали, что в период с 1961 по 2005 гг., произошла трансформация ВРС рек Беларусии. На реках пяти гидрологических районов зафиксировано уменьшение стока в весенний сезон, в среднем на 8 %. Наибольшее уменьшение весеннего стока наблюдается на реках ВерхнеДнепровского, Центрально-Березинского и подрайонов У1а, У1в Припятского районов. Процент изменения речного стока, по отношению к предыдущему периоду, составляет 12 %. На реках Западно-Двинского района сток в весенний сезон либо не изменился (реки подрайона 1в), либо увеличился (реки подрайона 1г). Однако данные изменения не превышают естественных колебаний. Сток в летне-осенний и зимний сезоны увеличился, в среднем на 3 % и 5 % соответственно. Наибольшее увеличение стока в летне-осенний сезон отмечено на реках Верхне-Днепровского, подрайона Уб Центрально-Березинского и У1а Припятского районов; в зимний сезон - на реках Западно-Двинского, Верхне-Днепровского, подрайона Ша Вилейского, Центрально-Березинского и У1а Припятского районов (около 7 %). Летне-осенний сток Западно-Двинского района уменьшился на 5 %.
Таким образом, колебание климатических составляющих оказало воздействие на стоковый режим рек Беларусии, особенно на на реки Верхне-
129
Днепровского и Центрально-Березинского районов. Изменение характеристик стока рек Припятского района вызвано как сложившимися природно-климатическими условиями, так и антропогенными воздействиями (примером служит создание водохранилища Селец на реке Ясельда).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Определение расчетных гидрологических характеристик: пособие П1-98 к СНиП 2.01.14-83. - Минск: Минстройархетектуры Республики Беларусь, 2000.
2. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 5. Белоруссия и верхнее По-днепровье. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - С. 92 - 141.
3. Савенок, А.Ф., Савенок Е.И. Основы экологии и рационального природопользования. - Минск: Сэр-Вит, 2004. - 430 с.
4. Блаютная кшга Беларуси Энцыкл./ Беларус.: Энцыкл.: Рэдкал.: Н А. Дзюкопнш. - Мшск: БелЭн, 1994. - 415 с.
Брестский государственный технический университет. Беларусия, г. Брест Институт природопользования НАН Беларуси, г. Минск
ГИДРОМЕТРИЯЛЬЩ БАЦЫЛАУ МЭЛ1МЕТТЕР1 БОЙЫНША БЕЛАРУСИЯДАГЫ вЗЕНДЕР АГЫНДЫСЫНЫЦ ЖЫЛДЫЦ YЛЕСТIРШШЩ вЗГЕРУ1Н БАГАЛАУ
Геогр. гылымд. докторы А.А. Волчек
ОН. Натарова
Агындыныц жылдъщ улестгрШ взендердц мацызды гидрологиялъщ жэне су шаруаш^шыщ сипаттамасы болып табытады. Ол су шаруаш^шыщ нысандарын жобалауда, бвген жумыгсын басщаруда, суресурстарын кешенд1 пайдалану уласт дайындауда кецтен пайдалан^1лады.
Соцгы уащытта орын алган климаттыц взгеру1 су ресурстары мен взендердщ гидрологиялыщ реж1мдертщ взгеруте желт согуда. Соныгмен щатар взендердщ су жинау алабы мен арналарында жург1зтген шаруашылыщ эрекеттердщ есебтен су агындысы сандыщ жэне сапалыщ взгер1стерге ушырайды.
Су ашндысыныц взгеру халыщты, вндрктг, ауыт жэне балыщ шаруаш^1л^гг^1н сумен щамтамасыз ететт су шаруаш^ълыщ жуйенц щ^гзметте зана емес, сонымен б1рге взендердщ су жинау алабыныц экологиялыщ жагдайына да ттелей байланысты. Осышн сэйкес, атаулы мащала Беларусияныц су ресурстары мен взендердщ гидрологиялыщ режШМц взгеру мэселесте арналзан.
130
