CC BY
64УДК 556.55:627.1
СОВРЕМЕННАЯ МОРФОМЕТРИЯ КАМСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
© 2010 г. В.В. Михалев1, И.К. Мацкевич
1 ООО «Научно-производственное объединение «Омега», г. Пермь
2 Пермский государственный университет, г. Пермь
Ключевые слова: Камское водохранилище, гидрографические исследования, мор-фометрия, морфология, гидролого-морфологическое районирование, морфолитогенез, ГИС-проект.
2
Приведены результаты гидрографических исследований акватории Камского водохранилища с целью уточнения его морфометрических параметров; проанализирована динамика изменения морфометрических показателей плесов, гидрографических районов и участков по сравнению с данными 1970 г.; откорректирована схема гидролого-морфологического районирования; построена цифровая модель рельефа (ЦМР) дна и берегов Камского водохранилища; выполнена оценка изменения инженерно-геологических условий прибрежной территории при наполнении водохранилища до форсированных отметок уровня; разработан ГИС-проект «Морфометрия Камского водохранилища».
Введение
В рамках государственного контракта с Камским бассейновым водным управлением Федерального агентства водных ресурсов сотрудниками ООО «НПО «Омега» в 2007—2008 гг. были выполнены исследования по теме: «Уточнение морфометрических параметров Камского водохранилища» [1]. В качестве соисполнителей в работе принимали участие специалисты ФГУП «КамНИИВХ» и кафедры гидрологии и охраны водных ресурсов Пермского государственного университета.
Целью данной работы явилось создание информационной базы для повышения эффективности мероприятий по улучшению технического состояния Камского водохранилища и управления использованием его водных ресурсов.
Состояние вопроса
В монографии «Ресурсы поверхностных вод СССР» в разделе «Режим больших водохранилищ» (глава XI), который был разработан В.И. Пономаревым [2], помещена таблица «Основные морфометричес-кие характеристики Камского и Воткинского водохранилищ». Приведенные в ней данные соответствуют проектным материалам.
Водное хозяйство России
В 2000 г. ФГУП «Камводпуть» составлены карты «Атласа единой глубоководной системы Европейской части Российской Федерации» [3]. При разработке Атласа использованы материалы гидрографических работ, выполненных в 1992—1996 гг. русловыми партиями ФГУП «Камводпуть». На сегодняшний день Атлас является последним официальным картографическим источником по исследуемому водоему.
В работе Ленгидропроекта [4] в таблице «Основные водноэнергети-ческие характеристики гидроузлов Камского каскада» содержится информация о площади водного зеркала и объемах водной массы при нормальном подпорном уровне (НПУ = 108,5 м) и уровне сработки (УС = 101 м), а также при других характерных уровнях. Следует отметить, что в этой части информация полностью повторяет ранние данные по морфометрии Камского водохранилища [5].
Наиболее подробная морфометрическая характеристика Камского водохранилища выполнена Ю.М. Матарзиным и И.К. Мацкевичем [6], для решения задач комплексных исследований водоема ими рассчитаны основные морфометрические показатели плесов, участков, районов и зон водохранилища.
Хотя Камское водохранилище изучается уже более 55 лет, но опубликованных работ, позволяющих проследить динамику изменения основных морфометрических параметров, нет. Представленная в данной статье работа по уточнению морфометрических характеристик Камского водохранилища [1] является первым после многолетнего перерыва гидролого-морфологическим исследованием водоема. Полученные результаты представляют большое значение как для практических расчетов при изысканиях и проектировании, так и для теоретических исследований.
Исходные данные и методика исследований
Работы охватили Сылвенско-Чусовской плес, хвостовую часть водохранилища, а также все крупные заливы: Иньвинский, Косьвинский, Обвинский и Яйвинский.
База данных по глубинам русловой части Камского водохранилища создана на основе батиметрических съемок ФГУП «Камводпуть» с шагом точек глубин 100x100 м. Гидрографические исследования других участков водохранилища выполнены сотрудниками ФГУП «КамНИИВХ» c использованием навигационного эхолота Lowrance LMS 480M с антенной LGC-3000 (GPS/WAAS).
Общий объем собранной информации по глубинам дна составил 106 330 точек. Результаты обработки данных батиметрических съемок
Водное хозяйство России № 3, 2010
Водное хозяйство России
в географических координатах системы WGS 1984 были использованы при построении цифровой модели рельефа (ЦМР) дна. Технологически алгоритм построения ЦМР реализован на лицензионном программном продукте ArcGIS 9.2 с использованием инструмента «Topo to Rastr», который позволяет создавать Grid-модель рельефа дна водохранилища путем интерполяции исходных данных по отметкам глубин.
Гидролого-морфологическое районирование
Камское водохранилище образовано в долине р. Кама и ее притоков. Оно представляет собой сравнительно узкий со значительной извилистостью береговой линии водоем долинного типа с сезонным регулированием стока.
При уточнении морфометрических параметров Камского водохранилища была практически сохранена схема гидролого-морфологического районирования (рис. 1), разработанная в 1970 г. [6], согласно которой водохранилище разделялось на два плеса: главный Камский и крупный краевой Сылвенско-Чусовской. В составе главного плеса было выделено 3 гидрографических района (I, II, III), подразделяющихся на 10 участков (0—9). Сылвенско-Чусовской плес включал 2 района (III, IV) и 3 участка (10—12). Район III входит как в Камский плес (участки 8, 9), так и в Сылвенско-Чусовской (участок 10).
В целом границы районов и участков по Камскому и Сылвенско-Чусовскому плесам остались прежними. Исключение составил 8-й участок в пределах Камского плеса. Его южная граница по материалам выполненных исследований [1] смещена на 14 км вверх по течению. Были определены морфометрические параметры восстановленного Чермоз-ского пруда на 6-м участке, а также 0-го участка — от г. Березники и до створа пос. Керчевский. За всю историю исследований этот участок столь подробно был рассмотрен впервые.
Условия и факторы формирования морфометрических показателей
Анализ материалов многолетних исследований Ю.М. Матарзина и И.К. Мацкевича [6, 7], И.А. Печеркина [8] и В.В. Михалева [9] показывает, что в котловине Камского водохранилища выделяются несколько областей с определенными типами динамической обстановки рельефо-образования и осадконакопления. Эти области определяют направленность и величину изменения основных морфометрических параметров как в границах районов и участков, так и всего водоема в целом:
1. Область флювиального морфолитогенеза территориально полностью захватывает 0-й участок водохранилища от с. Усолье до с. Керчев-
водное хо;
Водное хозяйство России
Рис. 1. Схема гидролого-морфологического районирования Камского водохранилища.
Водное хозяйство России № 3, 2010
Водное хозяйство России
ский (рис. 1). В этой области доминирующим фактором формирования и развития рельефа, транспорта и аккумуляции наносов являются проточные течения. Протяженность области по расчетам, представленным в работе [7], составляла 97 км.
2. Переходная область по материалам 1970 г. [6] имеет протяженность по средней линии 78 км. Особенности морфолитогенеза обусловлены преимущественно совместным действием волновых процессов и проточных течений. При этом доминирование того или другого процесса имеет четко выраженный сезонный характер и зависит от водности года и стадии наполнения водоема. По схеме районирования эта область охватывает 1-й и 2-й участки (рис. 1).
3. Для области волнового морфолитогенеза характерна преобладающая роль волновых процессов в рельефообразовании и осадконакопле-нии. На береговых склонах, сложенных растворимыми сульфатными породами (гипсы, ангидриты), активно развиваются процессы химической денудации. В эту область входят II, III и частично IV районы (рис. 1).
При заполнении чаши Камского водохранилища в 1952—1956 гг. в его состав вошли значительные по размерам акватории участки долин нижних течений крупных притоков р. Кама — Чусовая, Сылва, Обва, Косьва, Иньва, Яйва, Вишера. Это в значительной степени определило сложность гидрографической схемы образованного водохранилища. Согласно схеме районирования (рис. 1), помимо главного Камского плеса выделяется крупный краевой Сылвенско-Чусовской плес (это III и IV гидрографические районы, включающие 10-й, 11-й и 12-й участки). Образовались также Иньвинский, Косьвинский и Обвинский краевые плесы (по схеме районирования, соответственно, 4-й, 5-й и 7-й участки).
Динамика морфометрических параметров районов и участков в сравнении с данными 1970 г.
Полученные в результате исследований новые морфометрические параметры плесов, районов и участков Камского водохранилища приведены в табл. 1, 2 и 3 в сравнении с данными [6].
По результатам уточнения морфометрических параметров Камского водохранилища [1] его длина по средней линии составляет 633,9 км. Объем водохранилища — 10,8 км3, площадь зеркала (без островов) при НПУ — 1754,1 км2, площадь 441 острова — 82,85 км2. Зимой с уменьшением притока запасы водной массы срабатываются гидроузлом Камской ГЭС, что приводит к уменьшению площади, объема и обсыханию определенной части водохранилища. С понижением уровня до отметки
Водное хозяйство России
Таблица 1. Основные параметры Камского водохранилища
Наименование, единица измерения Характеристика
Начало наполнения, год 1954
Проектное наполнение, год 1956
Нормальный подпорный уровень (НПУ), м 108,5
Форсированный подпорный уровень (ФПУ), м 110,2
Уровень сработки (УС), м 101,0
Напор у плотины, м 19,5
Длина водохранилища по средней линии (Ь),
включая Камский и Сылвенско-Чусовской плесы, км 497,3 633,9
Ширина водохранилища (В), км:
наибольшая (Вмажс) 13,5 14,0
средняя (Вф) 3,7 2,6
Площадь водной поверхности без островов (Р), км2:
при НПУ (Рнпу) 1915 1754,1
при УС (РуС) 650 603,1
Площадь островов, км2 — 82,85
Объем водной массы (V), км3:
при НПУ ^нпу) 11,5 10,8
при УС V,) 2,3 2,3
Объем зоны сработки (полезный объем), км3 9,2 8,5
Глубина при НПУ (Н), м:
наибольшая (Нмакс) 32,0 28,9
средняя (Нр) 6,5 6,6
Длина береговой линии при НПУ (/), км 1394 2750,6
Примечание: обычным шрифтом приведены данные по Ю.М. Матарзину и И.К. Мацкевичу [6], полужирным — уточненные морфометрические параметры [1].
проектной зимней сработки площадь водоема уменьшается до 603,1 км2, а объем — до 2,3 км3, что соответствует сокращению площади на 66 % и объема на 79 %. Средняя глубина водохранилища составляет 6,6 м, максимальная — 28,9 м. Средняя ширина — 2,6 км, наибольшая — 14 км. Длина береговой линии при НПУ — 2751 км.
Анализ данных, полученных в ходе работ по уточнению морфометрических параметров [1], целесообразно выполнять с учетом доминирующего влияния факторов морфолитогенеза выделенных областей.
На Камском водохранилище (рис. 1) область преобладания флюви-ального морфолитогенеза занимает 0-й участок. По уточненным данным его протяженность по средней равноудаленной от берегов линии
Водное хозяйство России № 3, 2010
Водное хозяйство России
Таблица 2. Морфометрические показатели поверхности Камского водохранилища
Длина (Ь) Ширина (В), км Длина береговой линии (1) при НПУ, км Площади районов (¥р) и участков (¥уч) без островов
Районы, участки по средней линии средняя наибольшая левый правый при НПУ при УС
км в % от Ь при НПУ при НПУ при УС при НПУ при УС берег берег км2 % от ¥0 при НПУ км2 % от ¥ и ¥ Р Уч при НПУ
I 0 Ъ дамский плес
71,4 0,0 1,7 0,1 7,2 0,2 276,5 206,1 8848,0 5 3,7 4
1 41,7 8,4 5,5 0,4 7,1 0,7 62,7 62,5 229 18 8 78 7
39,9 6,3 3,9 0,5 8,1 0,7 112,8 139,8 163,5 9 88,4 И
2 36,3 7,4 5,3 0,7 2,4 0,8 79,5 53,1 192 11 8288 И
32,7 5,2 3,2 0,5 8,5 1,2 112,2 8838,4 138,5 8 87,4 и
По I ра йону 78 15,8 5,5 0,6 7,4 0,8 142,2 115,6 421 28 8458 и
144 8228,7 2,9 0,3 8,5 1,2 501,5 429 386,0 28 8398,5 18
II 3 21,2 4,3 12 3,6 13,5 4,5 8208 20,4 241 14 8768 и
22,2 3,5 9,2 2,6 14,0 5,3 30,5 28 194,0 И 8588,3 38
4 20,1 4,1 5,2 0,4 7,5 1,2 16,8 22,5 105 6 8 78 7
38,0 6,0 4,4 0,5 8,5 3,6 58,0 64,5 104,6 6 89,3 И
5 28 4 4,7 0,1 7,1 0,4 8358,7 31,7 98 5 2 22
38,0 6,0 4,8 0,1 7,3 1,1 48,3 124,7 102,8 6 4,8 5
6 34,3 6,9 9,3 4,4 10,5 5,5 35 38,7 320 И 150 48
37,4 5,9 9,0 5,8 11,0 12,7 125,9 125,6 355,4 28 216,0 68
7 28 5,2 4,4 0,2 5,5 3,5 20,7 33,5 18 6 8 58 4
8438,5 6,9 3,0 0,5 5,5 2,7 61,4 55,4 94,0 5 8228,0 28
По II району 121,6 8248,5 7,2 2,0 13,5 5,5 128,2 146,8 876 48 240 28
179,1 8288,3 6,1 1,8 14,0 12,7 324,1 397 850,7 48 320,5 38
III 8 8308,7 6,2 2,7 1,6 4,7 2,5 63,5 41,7 88 5 8508 68
18,0 2,8 2,8 1,7 5,1 2,9 62,5 58 57,2 3 30,1 58
9 8408 8,1 2,5 1,9 5,2 5,1 51,7 44,5 102 6 8768 78
8528,9 8,3 2,1 1,6 3,3 3,3 92,2 102,4 122,5 7 8828,5 68
По плесу 270,3 54,6 5,5 1,5 13,5 5,5 385,6 348,6 1489 78 411 28
394,0 8628,2 3,5 1,2 18 12,7 980,2 984 1416,5 8! 472,6 38
Сылвенско-Чусовской плес
III | 10 По Ш району
IV
11 12
По IV району По плесу По водоему
15 3 3 2,2 3,5 3,4 20 20,6
20,8 3,3 2,3 1,7 3,4 2,9 38,0 33
85,7 17,3 2Д 1,4 5,2 5,1 135,2 112,2
91,7 14,5 2,4 1,6 5,1 3,3 192,7 191
101 20 1,3 0,5 3,2 1,2 186,5 184,5
99,6 15,7 1,6 0,4 3,0 1,5 148,1 170,8
111 22,4 1,7 0,5 2,7 1,6 129 119
119,5 18,9 1,4 0,5 2,7 2,4 192,4 204,0
212 42,4 1,3 0,5 3,2 1,6 315,5 303,5
219,1 34,6 1,5 0,4 3 2,4 340,4 375
227 25,4 1,4 0,6 3,5 3,4 335,5 324,1
239,9 37,8 1,8 0,5 5,1 3,3 378,4 408
497 100 4 1,2 14 5,5 721,1 672,7
633,9 100 2,6 1,0 14 12,7 1358,7 1391,9
Примечание: в числителе приведены данные по Ю.М. Матарзину и И.К. Мацкевичу [6], знаменателе -
45 3 33 73
49,3 3 35,8 73
227 13 159 70
229,0 13 148,4 65
135 8 50 37
140,0 8 38,8 28
130 7 54 42
148,3 8 55,9 38
265 15 104 39
288,3 16 94,7 33
310 17 137 44
337,6 19 130,5 39
1784 100 548 31
1754,1 100 603,1 34
— уточненные морфометрические параметры [1].
Таблица 3. Морфометрические показатели глубин и объемов Камского водохранилища
Глубина (Н), м Объем (У) Объем зоны сработки (полезный объем)
Районы, участки наибольшая средняя при НПУ (705,5 м) при УС (707,0 м) 3 в % от объема
при НПУ при УС при НПУ при УС в млн м3 в % от объема водоема в млн м3 в % от объема водоема в млн м3 водоема
I 0 Камски й плес
11,8 4,3 1,4 0,5 227 2,1 4 1,67 223 2,07
1 13 5,5 3,4 1,4 779 6,8 23 3,8 755 6,56
14,4 6,9 3,2 1,5 548 5,1 23 5,20 520 34,833
2 13 7,5 3,4 1,7 664 5,8 53 7,8 612 5,32
14,2 6,7 3,3 1,6 451 4,2 33 38,239 414 3,84
По I району 13 14,4 7,5 6,9 3,4 2,6 1,3 1,2 1433 1236 3123,6 3113,4 73 73 5,26 5,69 1337 1136 11,88 10,34
II 3 13 9,5 5,9 3,3 1437 12,5 147 10,3 1230 11,12
17,8 10,3 6,4 3,7 1265 11,7 146 11,51 1139 10,40
4 14 6,5 3,2 1,5 346 3 2 0,58 344 3 33
12,2 4,7 4,7 1,8 498 4,6 33 37,035 463 4,30
5 14 4,5 3,2 1,2 308 2,7 1 0,3 307 32,637
15,4 7,9 3,4 1,7 379 3,5 5 1,19 375 33,438
6 22,4 14,5 8,4 5,4 326935 3233,7 542 23 2133 18,7
21,1 13,6 8,5 5,5 2931 3273,2 735 25,07 2136 20,40
7 13 7,5 5,1 2,6 592 5,2 23 3,35 572 4,97
15,4 3,9 5,0 2,6 479 4,4 43 39,733 432 4,02
По II району 23 21,1 14.5 13.6 6,2 5,6 4,1 3,6 5338 5532 3463.5 3513.6 312 963 313,326 17,41 4636 4536 40,46 42,59
III 8 23 16,5 11,1 7,6 887 7,7 255 328,374 632 35,439
22 14,5 8,3 5,5 475 4,4 162 334,300 314 32,931
9 33 22,5 13,9 9,8 1430 12,5 647 45,56 773 6,72
21,5 14,0 10,6 6,9 1331 12,1 559 342,393 743 6,90
По плесу 33 33 22,5 14,5 6,2 5,9 4,4 3,9 9138 8534 3793,3 3793,5 1630 1736 318,353 320,353 3438 6738 64,55 63,14
Сылвенско-Чусовской плес
III 10 24 16,5 9,4 6,5 424 3,7 248 58,4 176 1,53
28,9 21,4 10,2 6,6 506 4,7 191 37,65 316 2,93
По III району 34 28,9 22,5 21,4 15 9,7 10,5 46,44 2751 2242 23,9 21,2 1140 911 42,1 39,90 1541 413742 13,74 412,474
IV 11 24 14,5 7,6 5,0 1052 8,8 170 16,56 856 7,43
19,3 11,8 5,3 3,2 767 7,1 136 17,67 632 5,87
12 4224 14,5 7,2 4,7 940 8,2 226 24 714 6,21
21,2 13,7 6,1 3,9 939 8,7 220 23,39 719 6,68
По IV району 4224 21,2 14,5 13,7 6,3 5,7 4,2 3,7 419646 417046 14 15,8 396 355 20,1 20,81 415740 1341 13,64 12,55
По плесу 4224 28,9 14,5 21,4 7,7 7,2 5,1 4,7 423940 422142 20,7 20,5 644 546 26,1 424,467 417446 416646 15,17 15,48
По водоему 4324 28,9 22,5 21,4 6.5 6.6 4,6 4,4 11508 10 766 100 100 423344 423042 420,428 21,38 9144 484644 479,472 478,462
Примечание: в числителе приведены данные по Ю.М. Матарзину и И.К. Мацкевичу [6], знаменателе — уточненные морфометрические параметры [1].
составила 71,4 км. Расположенный в границах коренного Камского русла 0-й участок представляет верхнюю часть района выклинивания подпора. Южнее створа г. Соликамск отмечается частичное затопление поймы на глубину 0,5—1,0 м. Площадь зеркала при НПУ составляет 84 км2. При зимнем понижении уровня до УС (101 м) она сокращается в
22.7 раза и составляет 3,7 км2. Таким образом, площадь зоны сработки участка равняется 80,2 км2, а площадь прибрежной зоны — 50,5 км2. Объем водной массы участка при НПУ равен 227 млн м3, а при отметке УС уменьшается до 4 млн м3 (табл. 3), т. е. в 57 раз. Полезный объем водной массы составляет 223 млн м3.
Полученные значения морфометрических параметров свидетельствуют о заметном сокращении площади зеркала и объема водной массы участка, причина — специфика формирования этой части ложа Камского водохранилища.
В пределах рассматриваемой области ведущими факторами формирования рельефа, транспорта и аккумуляции осадков являются колебания уровней воды и проточные течения. Волновые процессы играют здесь подчиненную роль.
В пределах 0-го участка четко выражено однонаправленное движение воды. Это обусловливает миграцию русловых аккумулятивных форм (заструг, кос, отмелей, гряд и т. д.), что в значительной мере контролируется сезонной изменчивостью стока воды и наносов. Полученные данные позволили дополнительно выявить ранее никем не отмеченную морфолого-гидрографическую особенность этого участка — повышенную островность. Площадь, занимаемая островами на участке от устья р. Вишера и до с. Усолье, составляет 53,19 км2.
Ширина водохранилища колеблется от 0,3—0,5 до 4,0—6,5 км, достигая 7,2 км в местах островных расширений (табл. 2). Преобладающие глубины на фарватере увеличиваются вниз по течению от 4—5 до 6—80 м. В нижней части 0-го участка наибольшая глубина достигает
11.8 м (табл. 3).
Переходная область I района (1-й и 2-й участки) формируется в условиях совместного влияния волновых процессов и проточных течений. При этом преобладающее влияние волнения отмечается в южной части этой области (нижняя часть 2-го участка). А заметное, но более слабое чем на 0-м участке воздействие скоростей течения — в верхней части 1-го участка.
Южнее г. Березники в пределах 1-го участка отмечаются резкие чередования расширений акватории до 8,0—8,5 км и сужений до 1,2—1,5 км. Изменение гидрографического облика водоема вносит заметные изменения в формирование скоростного режима течений. До пос. Орел на-
йодное хо;
Водное хозяйство России
блюдается только один вид течений — стоковое, которое и определяет транзит взвешенных наносов от пос. Керчевский до г. Березники. Оно характеризуется четко выраженной сезонной изменчивостью и постоянно по направлению.
Ниже пос. Орел начинает сказываться влияние ветрового воздействия на движение водной массы. Совместное действие стокового и ветрового течений наиболее заметно в поверхностном слое воды. Поскольку оба вида течений формируются одновременно, их принято называть суммарным течением. На долю стоковых течений здесь приходится от 45 до 57—60 %. Эти значения характерны для слоя глубиной от 0,5 до 2,5 м. В то же время в придонном слое на глубине 5—10 м и более сохраняется только стоковое течение (до 95 % от суммарного).
В южной части I района переменного подпора (от пос. Пожва и ниже) появляются условия, благоприятные для развития ветрового волнения на акватории.
Новые морфометрические параметры I гидрографического района вполне соответствуют тем особенностям морфолитогенеза, которые определили их динамику за время существования водоема. Большинство полученных характеристик поверхности, глубин и объемов уменьшились. Причиной тому является аккумуляция наносов с водосборных площадей и за счет переработки берегов. Увеличение общей длины всего района с 78 [6] до 144 км [1] связано с включением в схему гидролого-морфологического районирования 0-го участка, данных по которому ранее не имелось.
Ниже по течению от района переменного подпора располагаются основные II и III гидрографические районы Камского плеса. Оба эти района входят в область преимущественно волнового морфолитогенеза. По гидрографическим особенностям морфологии чаши, значениям основных морфометрических показателей районы заметно отличаются друг от друга. Однако по условиям формирования рельефа береговой зоны и особенностям осадконакопления они имеют много общего.
В пределах Камского плеса наибольшие изменения по глубинам и объемам водной массы в сторону уменьшения отмечены для всех трех гидрографических районов водоема (табл. 3). При этом степень уменьшения находится в соответствии с характером гидродинамической активности отдельных участков. Увеличение глубин на 1-ом участке наиболее вероятно за счет размыва русловых отложений стоковыми течениями в период формирования больших уклонов водной поверхности. Для этого участка такой период может составлять от 3 до 5 месяцев. Уменьшение этих же глубин на 2-ом участке обусловлено аккумуляцией наносов, поступающих с 1-го участка (русловые наносы, наносы с во-
Водное хозяйство России № 3, 2010
Водное хозяйство России
досбора и в меньшей степени от переработки берегов). Уменьшение ширины (при НПУ) связано с развитием надводной части прибрежной отмели, которое происходит за счет гидродинамических факторов и активизации склоновых процессов (осыпей, обвалов, оползней).
В итоге за счет преобладания аккумулятивных процессов объем I гидрографического района по сравнению с данными 1970 г. сократился с 1443 до 1226 м3 (табл. 3), что вполне закономерно.
Изменения морфометрических параметров II района также находят объяснение. Возрастание максимальных глубин при НПУ по 3-ему, 5-ому и 7-ому участкам очевидно обусловлено самой спецификой получения исходного материала. Детальный эхолотный промер позволил выявить изолированные углубления на главном плесе (3-й участок), а также в Косьвинском (5-й участок) и Обвинском заливах (7-й участок). Однако не исключено переуглубление дна на входных створах в заливы, которые располагаются в конце достаточно больших длин разгона волны. При максимальной длине волны 25 м и более возможна экскавация грунтов дна и перемещение их на более высокие гипсометрические уровни.
Уменьшение ширины акватории по участкам II района обусловлено активным развитием надводных аккумулятивных форм рельефа в прибрежной зоне. Возрастание длины участков, а также длины береговой линии связано как с уточнением ее конфигурации, так и за счет включения в площади четвертого, пятого и седьмого участков верховых частей крупных заливов. Рост площадей водного зеркала при НПУ обусловлен включением дополнительных частей акватории по заливам, а на 6-ом участке — за счет площади восстановленного Чермозского пруда. При УС площади этих же участков по сравнению с данными 1970 г. уменьшились за счет накопления наносов в надводной части водоема, что привело к снижению регулирующей емкости участков.
Все ранее сказанное обусловило уменьшение средней ширины практически на всех участках II района и увеличение объема водной массы при НПУ в Иньвинском (4-й участок) и Косьвинском (5-й участок) заливах (табл. 2 и 3), а также на 6-ом участке за счет объема Чермозского пруда. Во II гидрографическом районе максимальная ширина акватории приурочена к 3 участку (район входных створов Иньвинского и Косьвинского заливов). По нормали к осевой линии она составляет 13,5—14 км (табл. 2). На 6-ом участке ширина водоема достигает 11 км.
Морфометрические параметры III гидрографического района претерпели наименьшие изменения (табл. 2 и 3). Это обусловлено его гидрографией и литологическим строением левого берега. В III районе на многих участках высокий берег, сложенный скальными породами, «же-
йодное хо;
Водное хозяйство России
стко» фиксирует левобережную часть района. Уменьшение длины 8-го участка связано с перемещением авторами его южной границы на север. Уточнение границы 8-го и 9-го участков выполнено по результатам проведенных исследований [1] и обусловлено критериями однородности их морфометрических и морфологических характеристик. В связи с сокращением акватории 8-го участка уменьшилась и площадь его зеркала. Изменения ширины (средней и наибольшей) находятся в пределах точности измерений. Соответственно с уменьшением размеров акватории сократился и объем 8-го участка. Глубины (максимальная и средняя) закономерно уменьшились за счет накопления донных отложений.
В целом, отмеченные для 8-го участка изменения характерны и для наиболее глубоководного 9-го участка.
Изменения параметров по Сылвенско-Чусовскому плесу аналогичны таковым для III района Камского плеса. Это связано с жесткой фиксацией отдельных участков берега скальными породами и относительно слабой гидродинамической активностью Сылвенско-Чусовского плеса. Последняя обусловлена повышенной извилистостью как Чусовского (11-й участок), так и Сылвенского (12-й участок) колен плеса.
Заключение
За период с 1970 по 2008 гг. основные морфометрические характеристики Камского водохранилища: объем водной массы и площадь зеркала при НПУ уменьшились (табл. 1, 2 и 3). Наиболее заметное уменьшение на 742 млн м3 претерпел объем водной массы. Камское водохранилище является отстойником для всех наносов, поступающих с водосбора от размыва русел впадающих рек и от переработки берегов. Поэтому основная причина уменьшения параметров связана с накоплением донных отложений за эти годы.
Анализ уточненных значений морфометрических характеристик [1] в сопоставлении с материалами 1970 г. [6] убедительно показывает, что в целом изменение параметров хорошо укладывается в схему формирования чаши и берегов такого сложного искусственного водоема, каким является Камское водохранилище.
Сравнение разновременных данных (табл. 2 и 3) позволяет устанавливать тенденции морфоструктурных изменений и оценивать особенности многолетней динамики процессов как в целом для водохранилища, так и для отдельных его частей.
Проведенные исследования на Камском водохранилище показали, что характер и интенсивность всех внутриводоемных процессов, своеобразие взаимодействия водоема с окружающей средой осуществляется с
Водное хозяйство России № 3, 2010
Водное хозяйство России
учетом особенностей его морфометрии. Поэтому использование в гидрологических и водохозяйственных расчетах устаревших значений мор-фометрических показателей, которые были получены на начальном этапе формирования ложа водоема, заведомо ведет к погрешностям и неверным результатам.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Уточнение морфометрических параметров Камского водохранилища. Т. 1 // Отчет по
НИР / ООО «НПО «Омега», рук. В.В. Михалев. Пермь, 2008.
2. Пономарев В.И. Режим больших водохранилищ // Ресурсы поверхностных вод СССР.
Т. 11. Средний Урал и Предуралье. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 848 с.
3. Атлас единой глубоководной системы Европейской части Российской Федерации.
Т. 9. Река Кама от поселка Керчевский до города Чайковский. Ч. I. СПб.: ОАО «Иван Федоров», 2000. 54 с.
4. Правила использования водных ресурсов Камского и Воткинского водохранилищ на
р. Кама (II редакция). СПб.: ЗАО «ГИДРОТЕХ», 2004. 82 с.
5. План эксплуатации водного хозяйства водохранилищ Камской и Воткинской ГЭС. Л.:
Ленгидропроект, 1962. 245 с.
6. Матарзин Ю.М., Мацкевич И.К. Вопросы морфометрии и районирования водохрани-
лищ // Вопросы формирования водохранилищ и их влияние на природу и хозяйство. Вып. 1. Пермь: Изд-во Пермского университета, 1970. С. 27—45.
7. Матарзин Ю.М., Мацкевич И.К. Особенности морфометрии и гидрографии // Акту-
альные вопросы гидрологии и гидрохимии Камского водохранилища. Пермь: Изд-во Пермского университета, 2004. С. 47—59.
8. Печеркин И.А. Геодинамика побережий Камских водохранилищ. Ч. II. Пермь: Изд-во
Пермского университета, 1969. 308 с.
9. Михалев В.В. Геологические условия развития геодинамических процессов на берегах
камских водохранилищ: дис. ... канд. геол.-мин. наук. Пермь, 1989. 191 с.
Сведения об авторах:
Михалев Вячеслав Владимирович, к. г.-м. н., заместитель директора Научно-производственного объединения «Омега», 614094, г. Пермь, ул. Овчинникова, 10, оф. 311;
e-mail: mihalev_v@npo-omega.ru;_
| Мацкевич Игорь Константинович , к. г. н., доцент кафедры гидрологии и охраны водных ресурсов географическиго факультета Пермского государственного университета, 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15; e-mail: gidrology@psu.ru.
Водное хозяйство России
