CC BY
1УДК: 556.5 https://doi.org/10.35567/19994508-2024-6-22-37
Тенденции изменения характеристик водного стока малых рек в бассейне Волги
И.А. Жуков ЕЗ (Е, Д.Н. Айбулатов Э
Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Москва, Россия
АННОТАЦИЯ
Актуальность. В настоящее время основные исследования качественных и количественных гидрологических характеристик и динамики их изменений ведутся на средних и больших реках, изученность же гидрологических характеристик малых рек России крайне мала. Учитывая возрастающее ухудшение экологического состояния рек, влияющее, в первую очередь, на внутригодовое распределение стока именно на малых реках, изучение процессов формирования стока, его изменчивости и внутригодовых изменений становятся важнейшей задачей гидрологии. Методы. В основе исследования лежит всесторонний анализ стока воды и его генетических составляющих. Сформирована база данных картографической и гидрологической информации. Проведен анализ особенностей изменения генетических составляющих стока воды малых рек в рассматриваемых створах. Представлено картирование тенденций изменения генетических составляющих стока, что ранее не применялось к качественным и количественным характеристикам стока воды малых рек. Результаты. Рассмотрены изменения показателей внутригодового распределения стока в бассейне Волги при практически полном отсутствии изученности изменений стока малых рек. Проанализирован водный режим малых рек до и после начала глобальных гидрологических изменений. Выявлены пространственно-временные тенденции в изменении внутригодового распределения стока воды малых рек бассейна Волги. Определены границы аномальности малых рек по площади речного бассейна в 500 км2.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: малые реки, речной сток, внутригодовое распределение стока, качественные характеристики стока воды малых рек, программный комплекс GrWat, бассейн Волги.
Для цитирования: Жуков И.А., Айбулатов Д.Н. Тенденции изменения характеристик водного стока малых рек в бассейне Волги // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2024. № 6. С. 22-37. https://doi.org/10.35567/19994508-2024-6-22-37.
Trends in the changing of water flow characteristics of small rivers in the Volga River basin Ivan A. Zhukov ISI Q , Denis N. Aibulatov D
Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia ABSTRACT
Relevance. Currently, the main studies of qualitative and quantitative hydrological characteristics and the dynamics of their changes are conducted on medium and large rivers,
© Жуков И.А., Айбулатов Д.Н., 2024
while the study of the hydrological characteristics of small rivers in Russia is extremely small. Given the increasing deterioration of the ecological state of rivers, which primarily affects the intra-annual distribution of water runoff on small rivers, the study of runoff formation processes, its variability and intra-annual changes are becoming the most important task of hydrology. Methods. The study is based on a comprehensive analysis of water runoff and its genetic components. A database of cartographic and hydrological information has been formed. An analysis of the features of changes in the genetic components of water runoff in small rivers in the considered sections is carried out. The paper presents a mapping of trends in changes in the genetic components of water runoff in small rivers, which has not previously been applied to the qualitative and quantitative characteristics of water runoff in small rivers. Results. Changes in the indicators of intra-annual distribution of river runoff in the Volga River basin are considered, with an almost complete lack of study of changes in the runoff of small rivers. The water regime of small rivers was analyzed before and after the onset of global hydrological changes. Spatial and temporal trends in the change in the intra-annual distribution of water flow in small rivers of the Volga basin were identified. The boundary of the anomaly of small rivers by the basin area was identified - by the size of the river basin of 500 km2.
Keywords: small rivers, river runoff, intra-annual runoff distribution, qualitative characteristics of small river water runoff, GrWat software package, Volga basin.
For citation: Zhukov I.A., Aibulatov D.N. Trends in the changing of water flow characteristics of small rivers in the Volga River basin. Water Sector of Russia: Problems, Technologies, Management. 2024. No. 6. P. 22-37. https://doi.org/10.35567/19994508-2024-6-22-37.
ВВЕДЕНИЕ
Предметом исследования являются изменения характеристик внутриго-дового распределения стока воды малых рек в бассейне Волги. Цель проведенного исследования - выявление тенденций изменений стока воды малых рек бассейна Волги и его генетических составляющих, а также сравнение полученных результатов с аналогичными данными для средних и больших рек для определения схожести динамики и закономерностей гидрологических изменений стока и его генетических составляющих у малых и больших рек. Актуальность данных исследований связана со слабой изученностью водного режима и внутригодового распределения стока малых рек - самых распространенных водных объектов на территории России.
Согласно нормативной документации (СП 529.1325800.2023 и ГОСТ 19179-73), а также монографии [1] принято следующее определение малой реки: река, бассейн которой располагается в одной географической зоне, имеет площадь не более 2 000 и гидрологический режим которой под влиянием местных факторов может быть не свойственен для рек этой зоны.
Основная доля речной сети бассейна Волги приходится на малые реки, количество которых составляет 98 % от общего числа, длина - 71 % суммарной длины всех водотоков [2]. Средняя величина суммы годовых осадков за период 1970-2022 гг. для исследуемой территории имеет явный восходящий тренд, который фиксируется на всех метеостанциях от самой северной (г. Вытегра, таежная зона) до самой южной (г. Ульяновск, лесостепная зона). Годовая сумма осадков в основном прирастает увеличением жидких осадков [3]. В период
с 1932 по 2018 гг. выявлено увеличение средней многолетней температуры с 4,1 °С в 1953 г. до 5,4 °С к 2018 г., т. е. более чем на один градус.
Изучение гидрологического режима для средних и больших рек в настоящее время выполнено для всех рек Волжского, Окского и Камского бассейнов. В представленном исследовании средняя река, согласно действующей нормативной документации (СП 529.1325800.2023), принята как река с площадью бассейна от 2 000 до 50 000 км2' К большим рекам, согласно монографии [1], относятся реки с площадью бассейна более 50 000 км2. Пространственные и временные тенденции изменений стока воды по фазам водного режима освещены в трудах Н.Л. Фроловой [4], М.В. Болгова [5], Н.И. Алексеевского [6], Георгиевского В.Ю. [2] и др. авторов. Для всего Волжского бассейна выполнено картирование качественных и количественных гидрологических характеристик.
Изучение аналогичных гидрологических характеристик малых рек на исследуемой территории с середины 1950-х годов, помимо сети гидрологических постов, производилось на стоковых станциях. По результатам наблюдений внутригодовой режим малых рек в разное время исследовался в работах В.С. Дыгало [7], Г.Е. Ландберга [8], средних рек в работах Георгиевского В.Ю [2], также выполнены региональные обобщения гидрологических характеристик Н.И. Коронкевичем [9]. Однако эти исследования выполнялись, в основном, применительно к одному локальному водосбору. Картирование качественных и количественных гидрологических характеристик для малых рек не производилось.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Речной сток в различных районах может отличаться не только числовым значением параметров, но и составом воздействующих на него факторов и характером происходящих при этом процессов. Ряд факторов стока, такие как уклон поверхности, протяженность путей склонового стекания, шероховатость поверхности, величина заболоченности и лесистости бассейна, наличие карстовых процессов и разгрузки грунтовых вод, угол и азимут падения водоупорных горизонтов носит локальный характер [6].
В настоящее время подавляющая часть исследований речного стока проводится на средних и больших реках. Для изучения особенностей гидрологического режима малых рек и сравнения полученной динамики изменений с аналогичными показателями по средним и большим рекам необходимы данные о ежедневных расходах воды с гидрологических постов на малых реках. На их основе следует построить динамические карты и выявить закономерности изменений речного стока малых рек и его генетических составляющих.
Методика отбора гидрологических постов. Для целей исследования из действующих гидрологических постов на малых реках исследуемой территории отобраны посты и оцифрованы данные о ежедневных расходах воды (табл. 1).
Методика выбора гидрологических постов (г/п) заключалась в следующем: гидрологические посты должны равномерно располагаться по исследуемой территории, иметь максимальные ряды гидрологических наблюдений в бас-
сейнах соседних средних рек. При пробелах в непрерывных наблюдениях ежедневных расходов воды более пяти лет данные поста не учитывались. При наличии в бассейне реки нескольких постов (4-6 г/п) на малых реках, выбирали один пост с наиболее длинным рядом наблюдений, более полно характеризующий условия формирования речного стока на территории. Посты отбирали на тех реках, в бассейнах которых отсутствуют пруды, минимально влияние болот на речной сток, отсутствуют водохранилища, нет карста, не ведется добыча полезных ископаемых, не производится рубка леса и отсутствует антропогенное воздействие на речной сток. Следуя этой методике, выбраны ряды ежедневных расходов воды для 74 действующих стоковых постов (рис. 1), полученные из ежегодников за период с 1932 по 2022 гг.1 Площадь бассейнов рек, привлеченных для исследования, варьирует от 10 км2 до 1 990 км2. Данные с уровенных постов в исследовании не использовались.
Таблица 1. Сводная таблица гидрологических постов бассейна Волги, расположенных на малых реках
Table 1. Summary table of hydrological stations of the Volga River basin located at small rivers
Категории гидрологических постов Количество
постов
Посты с пропусками или отсутствием данных наблюдений более 10 лет 108
Посты, открытые после 1980 г. 23
Привлечено для исследований 74
Всего действующих стоковых постов на малых реках в бассейне Волги 234
О ЗапеАстаованще подхыюгичеыи« госты /
Рис. 1. Расположение задействованных в исследовании гидрологических постов. Fig. 1. Location of hydrological stations involved in the study.
1 Гидрологические ежегодники за период 1953-2018 гг. Т. 1. РСФСР. Вып. 24. Бассейны Волги (среднее и нижнее течение) и Урала. Л.: Гидрометеоиздат.
Методика отбора метеорологических станций. Базовая программа исследования - 3.0.М - работает с совмещенными гидрометеорологическими данными. Поэтому помимо рядов ежедневных расходов необходимо составить ряды ежедневной суммы осадков и среднесуточной температуры аналогичной продолжительности. Для этого использовали данные метеостанций.
На исследуемой территории действует 178 метеостанций. Ряды метеорологических наблюдений на всех станциях являются достаточными, их продолжительность для температуры воздуха и осадков составляет более 50 лет. Для каждой метеостанции составлены непрерывные ряды данных по среднесуточным температурам воздуха и суточным суммам осадков. Пропуски в данных заполнены среднемноголетними значениями, рассчитанными для каждого дня на каждой метеостанции.
Для исследования гидрологического режима для всех задействованных постов определена ближайшая метеостанция (на расстоянии до 90 км от центра тяжести речного бассейна). Всего в исследовании задействованы данные с 62 метеорологических станций.
Программа расчленения гидрографов GrWat 3.0.M. Использованный при проведении исследований алгоритм автоматического расчленения гидрографа является единственным в своем роде [10]. Работа алгоритма заключается в автоматическом отделении весеннего половодья, подземного стока, дождевых и оттепельных паводков в зависимости от особенностей водного режима и изменения главных гидрологических характеристик каждой реки. В основе лежит методика расчленения гидрографа Б.И. Куделина [11].
Программный комплекс Сг'^а^ учитывая особенности каждой реки, отделяет на гидрографе подземную составляющую, весеннее половодье, дождевые и оттепельные паводки в разные сезоны.
Анализ гидрометеорологических данных в программе GrWat 3.0Ж. Для анализа многолетних колебаний стока рек в программном комплексе Сг'^а! 3.0.М использованы метеорологические данные с метеостанций в совокупности с данными о расходах рек в бассейнах, полученные из гидрологических ежегодников. Все посты, задействованные в исследовании, имеют продолжительность наблюдений с 1950 г. С этого периода для всех гидрологических постов отсутствуют пропуски в данных и не осуществлялся их перенос. Для рядов с короткими значениями наблюдений проводилось восстановление расходов по имеющимся данным об уровнях воды.
Исследования выполнены только для многолетней динамики изменений гидрологических характеристик стока воды малых рек во все фазы водного режима. Получена многолетняя динамика изменений по 40 гидрологическим характеристикам речного стока (динамика годового стока, даты начала фаз водного режима, изменение объема весеннего половодья и др.) для 74 задействованных постов для каждой фазы водного режима и годового стока.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В рамках проведенного исследования подробно проанализировано распределение по исследуемой территории характеристик, описывающих изменения
стока воды во все фазы водного режима. Для укрупнения районов анализа исследование распределения всех гидрологических характеристик выполнено в рамках бассейнов средних и больших рек. Проведено сравнение динамики изменений годового стока воды и его генетических составляющих за период 1987-2022 гг. по сравнению с периодом 1950-1986 гг. Такие периоды для сравнения изменений генетических составляющих стока воды малых рек выбраны, потому что на исследуемых постах, на основе анализа построенных разностно-интегральных кривых, время начала гидрологических изменений фиксируется до 1986 г. Таким образом, в исследовании установлено, насколько существенны изменения водного режима и его генетических составляющих малых рек после начала гидрологических изменений.
Анализ полученных данных позволил выделить 40 самых значимых из полученных характеристик, описывающих изменения стока воды во все фазы водного режима, а также являющихся базовыми при выполнении инженерно-гидрологических изысканий. Рассмотрим подробнее некоторые из них.
Объем грунтового стока. Изменения объемов грунтового стока на исследуемой территории происходили равномерно - почти во всех бассейнах он увеличился (рис. 2). Результаты анализа полученной карты представлены в табл. 2. Установлены параметры изменения объема грунтового стока за период 1987-2022 гг. по сравнению с 1950-1986 гг.
Выявлена общая закономерность: при продвижении с севера на юг абсолютная величина увеличения объема грунтового стока увеличивается. Также установлено, что при движении с севера на юг количество бассейнов малых рек с аномальными значениями объема грунтового стока увеличивается.
Рис. 2. Схема градаций процентного увеличения объема грунтового стока малых рек исследуемой территории. Fig. 2. Scheme of gradations of percentage increase in the volume of groundwater runoff of small rivers in the study area.
Таблица 2. Изменения объема грунтового стока, % Table 2. Changes of the groundwater runoff volume, %
Изменение характеристики Количество постов % от общего количества
Общие тенденции
Объем уменьшается 4 5,5
Объем не изменяется 4 5,5
Количественные показатели
0-100 48 65,8
100-200 11 15,1
Более 200 6 8,2
Дата начала половодья. Изменения даты начала половодья на исследуемой территории произошли неравномерно (рис. 3). Результаты анализа полученной карты представлены в табл. 3. Установлены изменения даты начала половодья за период 1987-2022 гг. по сравнению с периодом 1950-1986 гг.
Таблица 3. Изменения даты начала половодья, дни Table 3. Changes in the flood beginning date, days
Изменение характеристики Количество постов % от общего количества
Менее -12 3 4,1
- 12 - - 6 3 4,1
- 6-0 38 52,1
0-6 25 34,2
Более 6 4 5,5
Примечание: - дата начала половодья сдвинулась на более ранние по отношению к среднемно-голетней норме сроки (количество дней).
Общая закономерность для исследуемой территории - при продвижении с севера на юг дата начала половодья смещается на все более ранние сроки. Также установлено, что при движении с севера на юг количество бассейнов малых рек с аномальными значениями сроков фиксации даты начала половодья увеличивается.
Количество дождевых паводков. Изменения количества дождевых паводков на исследуемой территории произошли неравномерно (рис. 4). Результаты анализа полученной карты представлены в табл. 4.
Таблица 4. Изменения количества дождевых паводков, %
Table 4. Changes in the quantity of rain floods, %
Изменение характеристики Количество постов % от общего количества
Менее -45 3 4,1
-45-0 24 32,9
Нет изменений 16 21,9
0-45 17 23,3
Более 45 13 17,8
Рис. 3. Схема градаций изменения даты начала половодья малых рек исследуемой территории. Fig. 3. Scheme of gradations of change in days of the date of the beginning of the flood of small rivers of the study area.
Рис. 4. Схема градаций изменений количества дождевых паводков на малых реках исследуемой территории. Fig. 4. Scheme of gradations of changes in the number of rain floods on small rivers of the study area.
В результате исследования установлено, что в бассейне р. Оки смена увеличения количества дождевых паводков на их уменьшение наблюдается при движении от истока к устью. Для бассейна Камы характерно отсутствие изменений количества дождевых паводков и тенденции на их уменьшение при движении от истока к устью. В бассейне Волги, при движении от истока к устью, отмечается смена увеличения количества дождевых паводков на их уменьшение. Общая закономерность для исследуемой территории - при продвижении с севера на юг количество речных бассейнов, в которых зафиксировано увеличение дождевых паводков, увеличивается.
Минимальный 30-суточный расход воды за лето. Изменения минимального 30-суточного расхода воды за лето на исследуемой территории произошли равномерно, почти во всех бассейнах он увеличился (рис. 5). Результаты анализа представлены в табл. 5.
Установлено изменение минимального 30-суточного расхода воды за лето за период 1987-2022 гг. по сравнению с 1950-1986 гг. Определено, что в бассейне Камы отсутствуют изменения минимального 30-суточного расхода воды за лето при продвижении от истока реки к устью. В бассейне Волги не наблюдается изменений минимального 30-суточного расхода воды за лето при продвижении от истока к устью.
Отмечена общая закономерность для исследуемой территории: при продвижении с севера на юг количество бассейнов, в которых фиксируется уменьшение минимального 30-суточного расхода воды за лето, увеличивается, также увеличивается и количество бассейнов малых рек с аномальными значениями изменений минимального 30-суточного расхода воды за лето.
Рис 5. Схема градаций изменений минимального 30-суточного расхода воды за лето малых рек исследуемой территории. Fig. 5. Scheme of gradations of changes in the minimum 30-day water flow during the summer of small rivers in the study area.
Таблица 5. Изменения минимального 30-суточного расхода воды за лето, % Table 5. Changes of the minimal 30-day water flow over the summer period, %
Изменение характеристики Количество постов % от общего количества
Общие тенденции
Расход уменьшается 9 12,3
Расход не изменяется 6 8,2
Количественные показатели
0-100 44 60,3
100-200 11 15,1
Более 200 3 4,1
Рис. 6. Схема градаций изменений продолжительности зимней межени малых рек исследуемой территории.
Fig. 6. Scheme of gradations of changes in the duration of winter low water of small rivers in the study area.
Продолжительность зимней межени. Изменения продолжительности зимней межени на исследуемой территории произошли неравномерно (рис. 6, табл. 6). Определены тенденции изменения продолжительности зимней межени за период 1987-2022 гг. по сравнению с периодом 1950-1986 гг. Установлено, что при продвижении с запада на восток сокращение продолжительности зимней межени сменяется отсутствием изменений ее продолжительности.
Таблица 6. Изменения зимней межени, % Table 6. Changes of the winter low water period, %
Изменение характеристики Количество постов
% от общего количества
Менее -20 -20 - -10 -10 - 0 Нет изменений 0 - 30
6 15 15
27 10
8,2 20,5 20,5 37 13,7
Сравнение с аналогичными данными по большим и средним рекам. После завершения анализа качественных гидрологических характеристик стока воды малых рек проведено их сравнение с аналогичными тенденциями для средних и больших рек (табл. 7).
В результате анализа установлено, что тенденции изменения характеристик после начала гидрологических изменений у малых рек аналогичны тенденциям у больших рек, однако их количественные показатели у малых рек в среднем на 15 % больше, чем у больших. Кроме этого, сроки начала гидрологических изменений у малых рек фиксируются на 1-5 лет раньше (в зависимости от фазы водного режима), чем у больших рек.
После построения и анализа 40 карт распределения гидрологических характеристик для исследуемой территории установлено, что все гидрологические характеристики имеют зональное распространение, с тенденцией уменьшения с севера на юг. Для бассейна Камы для периода межени иногда отмечается увеличение характеристик с запада на восток (из-за влияния Уральского хребта). Для выявления нарушений установленных закономерностей предложены четыре критерия, по которым можно считать малую реку аномальной. Речной бассейн можно считать аномальным, если он соответствует хотя бы одному из критериев:
- если тенденции изменений качественных и количественных гидрологических характеристик в бассейне средней реки являются противоположными к фоновым значениям соседних рек;
- если изменение характеристик в бассейне средней реки фиксируется более чем на один класс больше или меньше, чем фоновые значения в бассейнах соседних рек;
- если в одном бассейне средней реки фиксируются два-три гидрологических поста, удовлетворяющие условиям пунктов 1 и/или 2, то весь бассейн средней реки считается аномальным;
- если в распределении гидрологической характеристики четко пролежи-вается выраженная широтная зональность, а один бассейн средней реки ее нарушает, то этот бассейн признается аномальным.
Для каждого поста фиксировали количество раз, когда он определялся как аномальный и рассчитывали процент аномалий от общего числа карт. При анализе установлено, что малые реки бассейна Волги, имеющие площадь бассейна менее 500 км2 - аномальны более чем в 55 % случаев (табл. 8).
Таблица 7. Тенденции изменения характеристик водного стока малых и больших рек
Table 7. Trends in the changing of small and large rivers' water runoff characteristics
Характеристика О-5ОО км2 5О1-2 ООО км2 Более 2 ООО км2
Дата начала половодья, дни б -1 -2
Дата окончания половодья, дни 1 -8 -5
Количество дней с паводками в зимней межени -4 -18 -9
Количество дней с паводками в летне-осенней межени 1 -2 -4
Количество дождевых паводков 2 9 5
Количество оттепельных паводков 9 5 3
Максимальный расход дождевых паводков, % 7,98 5,Об 2,87
Максимальный расход оттепельных паводков, % 1б,7 28,5 18,7
Минимальный 30-суточный расход за зиму, % 45,9 б7 52,7
Минимальный 30-суточный расход за лето, % 3О,7 54,9 34,7
Минимальный месячный расход за зиму, % 87,9 б9,9 49,1
Минимальный месячный расход за лето, % 1б7 1О4 б7,9
Объем годового стока, % б,78 13,4 8,95
Объем грунтового стока зимой, % 45,7 б2,9 54,9
Объем грунтового стока летом, % 57,9 7б,7 б1,4
Объем грунтового стока, % 45,8 б7 37,7
Объем дождевого стока вместе с объемом 12,7 37,9 22,7
грунтовой составляющей стока, %
Объем оттепельного стока без грунтовой 23,8 41,б 28,5
составляющей, %
Объем оттепельного стока вместе с объемом 15,б 34,б 17,5
грунтовой составляющей стока, %
Объем половодья без грунтовой составляющей, % -18,4 -8,99 -5,98
Объем половодья вместе с наложенными дожде- -5,б7 -9,11 -б,43
выми паводками и грунтовым стоком, %
Объем половодья вместе с объемом грунтовой -15,б -12,8 -9,21
составляющей стока, %
Объем стока зимней межени, % 14,б 5О,8 28,5
Объем стока летней межени, % 22,8 49,7 35,2
Продолжительность зимней межени, % -1,82 -5,93 -4,87
Продолжительность летне-осенней межени, % 4,7б 8,79 б,82
Продолжительность половодья, % -3,83 -8,б1 -7,58
Таблица 8. Аномальность исследуемых постов Table 8. Abnormality of the stations under study
Площадь бассейна, км2 Количество точек % аномалий
17,0 38 95,0
21,5 38 95,0
17,0 37 92,5
1 999 37 92,5
70,5 37 92,5
274 36 90,0
352 36 90,0
445 36 90,0
119 36 90,0
107 36 90,0
150 35 87,5
712 34 85,0
202 34 85,0
374 22 55,0
326 22 55,0
1 940 19 47,5
1 440 19 47,5
930 19 47,5
1 670 19 47,5
455 18 45,0
525 18 45,0
690 4 10,0
632 4 10,0
831 3 7,50
1 800 3 7,50
1 970 2 5,00
Установлено также, что два поста, имеющих площадь бассейна более 500 км2, аномальны более чем в 85 % случаев - это реки с самой большой лесистостью и заболоченностью бассейна и с максимальной закарстованностью. В результате исследований выявлено, что количество выпадающих из общих тенденций изменений гидрологических характеристик крайне мало - в каждом виде исследований оно не превышает 5-7 %.
Климатические изменения в последние десятилетия отразились на величинах годового, сезонного и минимального стока рек на преобладающей части исследуемой территории. Значительно повысился годовой сток по сравнению с нормой предшествующих многолетних наблюдений. В последние 20-25 лет для большинства рек фиксируется увеличение водности [12]. В динамике весеннего стока отчетливо проявляется все возрастающий тренд на уменьшение его объема. Превышение весенних максимальных расходов воды над средними меженными сокращается с 10-15 до 3-5 раз [13]. Летне-осенний меженный сток характеризуется увеличением водности. На данной территории сток рек за последние 50 лет увеличился на 50-100 %. Увеличение объема стока в зимнюю межень фиксируется на 50 -100 %. Наиболее существенное увеличение минимального стока (более 50-70 %) происходит в верхнем течении Оки и Волги [14]. В нижнем течении Волги минимальный сток увеличивается на 20-40 % [15].
В результате исследований установлено, что выявленные изменения генетических составляющих стока воды малых рек хорошо коррелируются с аналогичными данными по большим рекам. Выявлена закономерность абсолютных изменений генетических составляющих стока воды: чем меньше бассейн исследуемой реки, тем интенсивнее изменения водного режима. Такая тенденция сохраняется до площади бассейна реки в 500 км2. Для рек, имеющих площадь бассейна менее 500 км2, выявить какие-либо закономерности изменения водного режима не удалось - изменения хаотичны. Таким образом, доказано, что граница аномальности рек по площади бассейна проходит по величине площади водосбора в 500 км2.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В рамках проведенного исследования в результате сравнения данных о качественных гидрологических характеристиках стока воды и тенденциях их изменений для малых рек с аналогичными данными средних и больших рек установлено, что для рек с площадью бассейна до 500 км2 они не совпадают, а для рек с площадью бассейна 500 - 2 000 км2 совпадают полностью. Однако реакция малых рек на начало гидрологических изменений и, как следствие, изменение стока воды и его генетических составляющих более очевидная, чем у средних и больших рек. Это объясняется тем, что малые реки имеют более прочную связь с локальными факторами формирования речного стока, нежели средние реки, и поэтому даже небольшие изменения приводят к очень бурным изменениям генетических составляющих стока воды.
Установлено, что количество выпадающих из общих тенденций изменений гидрологических характеристик крайне мало - в каждом виде исследований их число не превышает 5-7 %. Также выявлена следующая закономерность: чем южнее по территории, тем более существенно изменился речной сток и его генетические составляющие.
Главным результатом исследования является выявление границы аномальности малых рек по площади бассейна - она проходит по величине речного бассейна в 500 км2.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеевский Н.И., Евстигнеев В.М., Коронкевич Н.И. и др. Малые реки Волжского бассейна. М.: Московский государственный университет, 1998. 233 с.
2. Георгиевский В.Ю. Основные гидрологические характеристики рек бассейна Верхней Волги. Ливны, 2015. С. 3-115.
3. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации / под ред. В.М. Катцова, 2022. 676 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. Болгов М.В., Трубецкова М.Д., Филимонова М.К., Филиппова И.А. Современные изменения климатических характеристик и вероятностная оценка изменений минимального стока в бассейне р. Волги // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление.
2014. № 3. С. 83-99. https://doi.org/10.35567/1999-4508-2014-3-7.
6. 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.
7. Дыгало В.С., Субботин А.И. Многолетние характеристики гидрометеорологического режима в Подмосковье. М.: Изд-во Института прикладной геофизики, 1982. 289 с.
8. Ландсберг Г.Е., Климат города /пер. с англ. под ред. А.С. Дубова. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 187 с.
9. Коронкевич Н.И., Барабанова Е.А., Георгиади А.Г., Долгов С.В., Зайцева И.С., Кашу-тина Е.А. Природные и антропогенные изменения речного стока // Речной сток: пространственно-временная изменчивость и опасные гидрологические явления: сб. трудов Третьей открытой конференции научно-образовательного центра. М., 2014. С. 22-44.
10. Киреева М.Б., Рец Е.П., Самсонов Т.Е., Фролова Н.Л., Изучение современного водного режима рек Европейской территории России с помощью автоматизированного алгоритма расчленения гидрографа grwat // Научные проблемы оздоровления российских рек и пути их решения: сб. докладов межд. научной конф. Нижний Новгород, 8-14 сентября 2019 г. С. 160-165.
11. Куделин Б.И. Принципы региональной оценки естественных ресурсов подземных вод. М.: Изд-во Московского университета, 1966. 344 с.
12. Балков В.А. Оценка изменений водных ресурсов малых рек в связи с усилением хозяйственной деятельности на их водосборах // Использование, регулирование и охрана водных ресурсов малых рек. Красноярск, 1987. С. 28-33.
13. Алексеевский Н.И. Гидроэкология малых рек // Малые реки: современное состояние, актуальные проблемы. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2001. С. 7-18.
14. Жуков И.А. Изменения водного режима малых рек бассейнов Волги и Урала // Инженерные изыскания в строительстве: мат-лы Общероссийской научно-практ. конф. молодых специалистов. М.: Геомаркетинг, 2023. С. 73-78.
15. Гончаров А.В., Ревкова Н.В. Гидробиологическая классификация малых рек // Малые реки: современное состояние, актуальные проблемы. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2009. С. 61-78.
REFERENCES
1. Alekseyevsky N.I., Evstigneyev V.M., Koronkevich N.I., et al. Small rivers of the Volga basin. Moscow: Moscow State University, 1998. 233 p. (In Russ.).
2. Georgievskiy V.Y. Main hydrological characteristics of the rivers of the Upper Volga basin. Livny,
2015. Рp. 3-115 (In Russ.).
3. Third assessment report on climate change and its consequences in the Russian Federation, edited by V.M. Kattsov, 2022. 676 p. (In Russ.).
4. Frolova N.L., Nesterenko D.P., Shenberg N.V. Intra-annual distribution of river runoff in Russia. Bulletin of Moscow University. Series 5. Geography. 2010. No. 6. Рp. 8-16 (In Russ.).
5. Bolgov M.V., Trubetskova M.D., Filimonova M.K., Filippova I.A. Modern changes in climatic characteristics and probabilistic assessment of changes in minimum flow in the Volga River
basin. Water Sector of Russia: Problems, Technologies, Management. 2014. No. 3. Pp. 83-99. https://doi.org/10.35567/1999-4508-2014-3-7 (In Russ.).
6. Alekseyevsky N.I., Frolova N.L., Antonova M.M., Igonina M.I. Assessment of the impact of climate change on the water regime and flow of rivers in the Volga basin. Water: chemistry and ecology. 2013. No. 4. Pp. 3-12 (In Russ.).
7. Dygalo V.S., Subbotin A.I. Long-term characteristics of the hydrometeorological regime in the Moscow region. Publishing house of the Institute of Applied Geophysics, Moscow, 1982, 289 p. (In Russ.).
8. Landsberg G.E., Climate of the city, translated from English. edited by A.S. Dubov. Gidrometeoiz-dat, Leningrad, 1983. 187 p. (In Russ.).
9. Koronkevich N.I., Barabanova E.A., Georgiadi A.G., Dolgov S.V., Zaitseva I.S., Kashutina E.A., Natural and anthropogenic changes in river runoff. River runoff: spatio-temporal variability and hazardous hydrological phenomena. Collection of works of the Third open conference of the scientific and educational center. Moscow, 2014, Pp. 22-44 (In Russ.).
10. Kireyeva M.B., Rets E.P., Samsonov T.E., Frolova N.L., Study of the modern water regime of the rivers of the European territory of Russia using the automated algorithm for dismembering the grwat hydrograph. Collection of reports of the international scientific conference «Scientific problems of improving the health of Russian rivers and ways to solve them». Nizhny Novgorod, 2019, September 8-14. Pp. 160-165 (In Russ.).
11. Kudelin B.I. Principles of regional assessment of natural groundwater resources. Moscow: Publishing house of Moscow University, 1966. 344 p. (In Russ.).
12. Balkov V.A. Assessment of changes in water resources of small rivers due to increased economic activity in their catchments. Use, regulation and protection of water resources of small rivers. Krasnoyarsk, 1987.Pp. 28 - 33 (In Russ.).
13. Alekseyevsky N.I. Hydro/ecology of small rivers. Small rivers: Current state, topical issues. Togli-atti: IEVB RAS, 2001. Pp. 7-18 (In Russ.).
14. Zhukov I.A. Changes in the water regime of small rivers of the Volga and Ural basins. Proceedings of the All-Russian scientific-practical. conf. of young specialists. Engineering surveys in construction. Moscow: Geomarketing, 2023. Pp. 73-78 (In Russ.).
15. Goncharov A.V., Revkova N.V. Hydrobiological classification of small rivers. Small rivers: Current state, topical issues. Togliatti: IEVB RAS, 2009. Pp. 61-78 (In Russ.).
Сведения об авторах:
Жуков Иван Александрович, аспирант, кафедра гидрологии суши, географический факультет., Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1; ORCID: 0009-0007-3035-1660; е-mail: [email protected];
Айбулатов Денис Николаевич, канд. геогр. наук, научный сотрудник, кафедра гидрологии суши, географический факультет, Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1; ORCID: 0000-0002-0180-8496; е-mail: [email protected] About the authors:
Ivan A. Zhukov, 3rd year postgraduate student of the Department of Land Hydrology, Faculty of Geography, Lomonosov Moscow State University, Leninskie Gory, 1, Moscow, 1119991, Russia; ORCID ID: 0009-0007-3035-1660; e-mail: [email protected]
Denis N. Aybulatov, Candidate of Geographical Sciences, Researcher of the Department of Land Hydrology, Faculty of Geography, Lomonosov Moscow State University, Leninskie Gory, 1, Moscow, 1119991, Russia; ORCID ID: 0000-0002-0180-8496; e-mail: [email protected]
Поступила в редакцию / Received 23.09.2024. Поступила после рецензирования / Revised 10.10.2024. Принята к публикации / Accepted 15.11.2024.
