CC BY
42УДК 556.18
внутригодовое распределение стока равнинных рек европейской территории России и его изменение *
© 2015 г. Н.Л. Фролова, М.Б. Киреева, С.А. Агафонова, В.М. Евстигнеев, Н.А. Ефремова, Е.С. Повалишникова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва
Ключевые слова: водный режим, изменения климата, сезонный сток, естественная зарегулированность.
Н.Л. Фролова М.Б. Киреева С.А. Агафонова В.М. Евстигнеев
Проанализированы современные особенности внутригодового распределения стока равнинных рек Европейской территории России. Выявлены его значительные переформирования в бассейнах Волги и, главным образом, Дона, которые сопровождаются уменьшением стока половодья до 50 % и увеличением меженного стока до 40-60 %. Для рек севера Европейской территории России направленных тенденций изменения внутригодового распределения стока не обнаружено.
Н.А. Ефремова Е.С. Повалишникова
* Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 14-17-00155), часть расчетов проведена в рамках грантов РФФИ (проекты № 13-05-00113-а; 14-05-31278 мол_а)
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
водное хозяйство России
ВВЕДЕНИЕ
Исследование внутригодового распределения стока рек - важная научная и практическая задача в области организации экономически эффективного и экологически безопасного водопользования. Круг относящихся к данной тематике вопросов представляет интерес с точки зрения научного познания и для решения прикладных задач. Это утверждение находит многочисленные доказательства как в виде фундаментальных гидрологических трудов, обобщающих данные исследований и создающих теоретические основы для дальнейшей работы в этой области, например, [1-4], так и в нормативной документации, задающей строгий алгоритм расчетов вну-тригодового распределения стока для применения полученной информации в различных областях экономики [5]. На основе расчетов внутригодового распределения стока устанавливаются водохозяйственные параметры: гарантированная отдача воды, выработка электроэнергии, регулирующая емкость водохранилищ и др.
Задача учета внутригодовой изменчивости стока воды часто возникает на этапах планирования мероприятий по улучшению экологического состояния малых и средних рек, при рационализации использования их водных ресурсов. Эта потребность также диктуется необходимостью адаптации сложного водохозяйственного комплекса к сезонным изменениям стока под влиянием климата. Последние комплексные исследования проводились в начале 1970-х гг. в период выпуска «Ресурсов поверхностных вод СССР». За прошедшее время внутригодовой режим стока рек Европейской территории России претерпел существенные изменения. К настоящему моменту назрела насущная необходимость обновления расчетных схем, построения современных карт, поиска новых зависимостей и закономерностей формирования сезонного распределения стока. Цель данной работы -изучение современного внутригодового распределения стока равнинных рек Европейской территории России (ЕТР), определение расчетного вну-тригодового распределения для различных периодов времени, подготовка соответствующих картографических обобщений.
При расчетах внутригодового распределения стока рек использовали данные, полученные из гидрологических ежегодников и фондов ФГБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт гидрометеорологической информации - Мировой центр данных» (ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД»). Обработка данных проводилась для 1946-1977, 1978-2010 гг. и для всего периода 1946-2010 гг. Выбор границ расчетных периодов основан на результатах выполненного ранее в ФГБУ «Государственный гидрологический институт» (ФГБУ «ГГИ») анализа многолетних колебаний месячного стока рек
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
бассейна Волги и собственных исследований [6-7]. Гидрологические расчеты проведены с использованием сертифицированной системы инженерно-гидрологических расчетов «Гидрорасчеты», представляющей комплекс основных вычислительных программ, разработанных в ФГБУ «ГГИ», статистический анализ - с помощью стандартных пакетов Statistica и Excel, карты построены с использованием пакета ArcGis.
пространственно-временная изменчивость характеристик внутригодового распределения стока
Гидроклиматические условия на Русской равнине в последней четверти ХХ в. характеризуются повышенным увлажнением территории и увеличением регионального стока. Изменение циркуляционных и связанных с ними других климатообразующих процессов в последней четверти ХХ в. привело к существенному улучшению условий формирования стока на Восточно-Европейской равнине. Отмечаемые за последние десятилетия климатические изменения, несомненно, влияют на особенности водного режима рек, величину их годового и меженного стока, объем и высоту весеннего половодья [6, 8]. Внутригодовое распределение стока рек заметно меняется по территории в соответствии с изменением климатических условий как в широтном направлении, так и с высотой местности. Помимо климатических факторов большое влияние на распределение стока внутри года оказывают местные особенности речных водосборов: гидрогеологические условия и связанные с ними карстовые явления, озерность, заболоченность и физические свойства почвогрунтов.
Традиционно реки ЕТР относили по классификации Б.Д. Зайкова к рекам с восточно-европейским типом водного режима - первой группе рек с четко выраженным весенним половодьем, во время которого проходит большая часть годового стока. По данным «Ресурсов поверхностных вод СССР» в основном эта величина составляет от 50 до 100 %, на западе территории 25-50 % [9]. Для рек восточно-европейского типа характерно наличие начинающегося в марте-апреле весеннего половодья с одновершинным максимумом, обусловленным таянием снежного покрова и превышениями максимальных расходов над меженными в среднем в 10 раз. В осенний период на таких реках часто наблюдаются паводки. Зимой почти повсеместно господствует фаза устойчивой межени (кроме западных и юго-западных окраин с неустойчивым морозным периодом). В летне-осенний период для большей части территории характерна межень разной степени устойчивости [3].
В последние десятилетия водный режим рек ЕТР и характер их внутри-годового распределения стока существенным образом изменился. Рассмотрим более подробно современные особенности внутригодового распределения стока и водного режима для отдельных регионов ЕТР.
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
Бассейн Волги
Весеннее половодье является главной фазой и отличительной чертой водного режима рек бассейна Волги. В весенний сезон формируется большая часть годового стока рек. Слой стока за весенний период в бассейне Волги закономерно увеличивается с юга на север, достигая наибольших значений в бассейнах рек Вишеры, Язьвы и Колвы (р. Язьва - с. Нижняя Язьва 365 мм). Соответственно доля стока за половодье в годовом объеме стока по данным за 1978-2010 гг. равна 65-70 %. В верховьях Камы и Вятки сток за половодье составляет 180-190 мм, около 200 мм в верховьях Унжи. В бассейне р. Белой величина слоя стока заметно меняется в зависимости от высоты местности, достигая 150-200 мм в верховьях и уменьшаясь до 80-90 мм в бассейнах рек Демы, Чермасана и Сюни. В бассейне Самары эта величина равна 45-60 мм. Соответственно доля стока за весеннее половодье составляет 65-70 %, а в бассейнах Бузулука, Чапаевки, Чагры за весенний сезон проходит практически весь годовой сток (85-90 %). За последние тридцать лет доля стока за половодье для большей части бассейна р. Камы уменьшилась на 10 %, в низовьях р. Белой - от 10 до 20 %. Для самых северных рассматриваемых рек (Колва, Вишера) наблюдается незначительное до 5 % увеличение доли стока за весенний период. На всех реках Нижней Волги отмечается снижение объема стока за весеннее половодье и уменьшение его доли в годовом стоке от 5 % на юге до 15-20 % в остальной части.
Кроме изменения слоя стока за весенний сезон происходит уменьшение максимальных расходов весеннего половодья. Оно характерно для всего рассматриваемого периода наблюдений (1946-2010 гг.) для рек бассейна Оки и Нижней Волги. Для этих рек отмечается сдвиг сроков начала весеннего половодья на 5-10 дней в сторону более ранних дат, соответственно увеличивается и продолжительность половодья (рис. 1), [10-11]. Изменение максимальных расходов для р. Оки и ее притоков составляет 20-40 %, для рек Нижней Волги 40-70 %. Эта тенденция обусловлена повышением температуры воздуха зимой, которое сопровождается увеличением числа и продолжительности оттепелей и, следовательно, уменьшением предвесенних запасов воды, максимальных расходов весеннего половодья.
За весенним половодьем следует низкая летне-осенняя межень, в период которой питание рек осуществляется за счет расположенных на водосборе грунтовых вод и сработки озер. Слой стока за летне-осеннюю межень также закономерно увеличивается с юга на север и северо-восток от 20 до 200 мм. Относительно высокий слой стока характерен для горной части бассейна и верховьев Камы. Доля стока за летне-осеннюю межень сравнительно мало меняется по территории и составляет 30-35 % для большей ее
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
части и 40 % для бассейна Чусовой, Уфы и других рек с большой площадью распространения карста, рек верховьев Волги и Оки. Доля стока за меженный период также изменяется с запада на восток, составляя 40-45 % на западе, где велика доля паводочного стока, до 30-35 % на востоке. Изменение доли стока за последние десятилетия весьма значительно - от нуля (и даже небольшого уменьшения) на северо-востоке (бассейн Вишеры и Язьвы) до увеличения в 40-60 % и более для рек бассейна Оки и Нижней Волги.
рис. 1. Изменение слоя весеннего стока (а) у, мм; доли стока за половодье в годовом объеме стока (б), d, %; максимальных расходов весеннего половодья
(в), 0макс , м3/с; минимальных 30-дневных расходов в период открытого русла
(г) Qмин зо ' м3/с; дата начала весеннего половодья (д); продолжительность весеннего половодья (е) Т, сут. (р. Ока - г. Калуга), пунктиром показана линия
тренда в виде полинома 3-й степени.
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
Наиболее низкий сток наблюдается зимой, когда реки почти полностью переходят на подземное питание. Зимний сток на всех реках рассматриваемого региона меньше летне-осеннего. На малых водотоках зимой сток нередко почти полностью отсутствует. Величина слоя стока за зимний сезон колеблется от 15 до 25 мм в равнинной части бассейна Камы, около 15-20 мм в верховьях Белой, Чусовой и достигает максимальных значений (40-50 мм) в районе расположения карста (бассейн Уфы, Быстрого Таныпа, Сылвы и других рек). На реках бассейна Нижней Волги сток составляет от 3-5 мм на крайнем юге до 10-15 мм на севере. Для рек бассейна Верхней Волги сток за период зимней межени отмечен от 10-15 мм на юго-востоке (бассейн Суры) до 35-40 мм на северо-западе. Доля зимнего стока в годовом колеблется от 5 % на юге территории до 10-15 % на северо-западе и северо-востоке. Доля зимнего стока в годовом наибольшая для Верхней Оки (до 16-18 %) уменьшается в направлении на северо-восток до 5-10 % в верховьях Ветлуги. Изменение (увеличение) доли зимнего стока за последние тридцать лет приблизительно такое же, как и в целом для летне-осенней межени, 40-60 % и более, особенно - для юго-восточной части территории.
Изменение характера внутригодового распределения стока р. Оки в районе г. Калуги представлено на рис. 2.
0. к1«
0 1----_——-------------_----„----,. ----....-^
I Л 1Г IV V VI VII ИИ III К XI Х||
Рис. 2. Гидрографы р. Ока - г. Калуга, осредненные за различные десятилетия.
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
Бассейн Дона
Внутригодовое распределение стока рек бассейна Дона так же, как и на реках Волжского бассейна, претерпело за последние десятилетия серьезные изменения. В современных условиях слой стока половодья в Донском бассейне закономерно уменьшается с северо-запада на юго-восток от 65 до 20 мм, составляя в среднем для бассейна Дона около 45 мм, что соответствует примерно 50 % годового стока. Наиболее высокий слой стока (более 60 мм) формируется в бассейне Хопра (выше створа Поворино), здесь же наблюдаются и наиболее высокие доли стока за половодье (55-65 %). Относительно пониженными значениями стока за половодье характеризуется бассейн Медведицы (30-40 мм), составляя 55 % от годового. Для верховьев Дона доля стока половодья снижается до 45-50 %, а в створах р. Дон -ст. Лиски и р. Сосна - г. Елец достигает 35-40 %. Для бассейнов Бузулука, Иловли и притоков Нижнего Дона (Чиры и Калитвы) характерны низкие значения слоя стока за половодье 20-30 мм.
Деградация половодья для рек Донского бассейна достигла грандиозных масштабов. Если в первой половине XX в. на период половодья приходилось 60-70 % годового стока, то сейчас для многих рек бассейна Дона это значение перешло через критическую для восточно-европейского типа водного режима отметку в 50 % (рис. 3 а).
Наибольшие значения максимального модуля стока приурочены к склонам возвышенностей - бассейн Сосны и верховья Хопра. Средние значения максимального модуля стока достигают 90 л/с-км2. Также велики модули стока в верховьях Дона и Сосны (60-80 л/с-км2). В бассейне Воронежа и Битюга этот показатель снижается до 40-60 л/с-км2. Для других рек среднего и нижнего Дона максимальный модуль стока составляет 20-40 л/с-км2. Наименьшие значения (менее 20 л/с-км2) характерны для замыкающих створов крупных рек. Ярче всего деградация половодья на Дону проявляется в снижении максимальных расходов. Сокращение максимального модуля стока в бассейне Дона в среднем составляет 40-60 %. В бассейне выделяются три однородных района, сменяющих друг друга с севера-запада на юго-восток: верховья Дона (включая бассейн р. Сосна) и Воронежа - здесь сокращение максимального модуля стока составляет 40-60 л/с-км2; среднее течение Дона, бассейн Хопра и верховья Медведицы, где сокращение максимального модуля стока составляет 10-30 л/с-км2; нижнее течение Дона, бассейн Медведицы, Иловли, реки правобережья Цимлянского водохранилища с сокращением максимального модуля стока менее 10 л/с-км2. Статистический анализ рядов показал, что для абсолютно всех постов наблюдается значимый отрицательный тренд и существенное снижение дисперсии. Высокие значения максимального модуля стока наблюдались в те зимы, когда
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
рис. 3. Изменение слоя весеннего стока (а) у, мм; доли стока за половодье в годовом объеме стока (б), d, %; максимальных расходов весеннего половодья
(в), Qмакс, м3/с; минимальных 30-дневных расходов в период открытого русла
(г), Qмин 30, м3/с; даты начала весеннего половодья (д); продолжительности весеннего половодья (е), Т, сут. (р. Дон - ст. Казанская), пунктиром показана
линия тренда в виде полинома 3-й степени.
формировался мощный снежный покров, отсутствовали оттепели. Типичная временная динамика максимальных расходов воды на реках Донского бассейна представлена на рис. 3 в.
Пространственное распределение минимальных месячных модулей стока за зимнюю и летне-осеннюю межень носит зональный характер, уменьшаясь с 3 л/с-км2 на северо-западе до 0,3 л/с-км2 юго-востоке. Наиболее высокие минимальные месячные модули стока воды, около 3 л/с-км2, наблюдаются в бассейне верхнего Дона, Красивой Мечи. Наименьшие характерны для притоков Цимлянского водохранилища, бассейна Иловли и низовьев Медведицы - до 0,3 л/с-км2. При этом летние расходы в 80 % слу-
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
чаев оказываются меньше зимних, за исключением постов в самом верхнем (р. Дон - г. Задонск, р. Красивая Меча - г. Ефремов, р. Сосна - Беломестная) и в самом нижнем течении Дона (реки Сал, Егорлык и Тузлов).
На фоне общего увеличения водности межени изменения минимальных месячных расходов воды носят наиболее очевидный и резкий характер. Увеличение минимальных месячных модулей стока воды для большей части бассейна составляет 30-60 %. Рост исследуемых характеристик в два и более раз характерен для бассейна р. Уды и среднего течения Хопра. Для верхнего течения Хопра, бассейна Вороны отмечено увеличение минимальных месячных модулей стока в 1,5 раза в зимний период, для летнего периода - до 2 и более раз (для р. Хопер - г. Балашов 130 %). Для левобережных притоков Северского Донца (реки Красная, Айдар, Деркул) изменения минимальных месячных модулей составляют 100-120 % для обоих периодов. В верхнем течении Дона (выше г/п Лиски) относительное изменение модулей несколько меньше и составляет в зимний период 50-100 %, в летне-осенний 40-60 %.
Наиболее наглядно переформирование внутригодового распределения стока рек Донского бассейна проявляется в форме осредненного за десятилетия гидрографа. В течение периода наблюдений происходит снижение максимальных значений, имеющее наибольшую интенсивность в 19601970-х гг., распластывание волны половодья, увеличение водности в лимитирующий сезон и лимитирующий период (рис. 4).
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
Бассейны северных рек
Как и для большинства рек Европейской территории России, на реках водосборов Онеги, Северной Двины, Мезени и Печоры весеннее половодье является наиболее важной фазой водного режима - в этот период формируется более 50 % стока. Закономерное увеличение стока с севера на юг происходит за счет изменения условий инсоляции и увлажнения территории, а увеличение с запада на восток в пределах бассейна Печоры за счет орографического препятствия для основных влагонесущих воздушных потоков (Уральские горы). В бассейнах рек Онеги, Сухоны, Юга, Сысолы и Ижмы слой стока воды в половодье в среднем составляет 140-160 мм. При этом минимум приходится на р. Емцы у с. Сельцо - 111 мм. К северо-востоку в бассейне р. Вычегды и правобережья Северной Двины находится обширная область относительно однородных значений весеннего стока в 180-190 мм. Далее при движении на восток отмечается его интенсивное увеличение: по длине р. Печоры слой стока меняется от 276 до 305 мм, а в устье составляет 288 мм. Максимума слой стока половодья достигает в бассейне р. Усы (394 мм в створе с. Петрунь и 347 мм в створе д. Адзьва) и р. Илыч (352 мм в створе пос. Приуральск). Минимум слоя стока в бассейне Печоры наблюдается на реках Ижме, Ухте и Пижме (137-169 мм), что обусловлено распространением болот.
В последние 20 лет наблюдаются разнонаправленные тенденции изменения весеннего стока. Так, в первой половине 1990-х гг. в бассейне Онеги, Сухоны, Ваги отмечался ярко выраженный рост объемов половодья с последующим плавным возвращением к прежним средним значениям. Устойчивым повышенным половодным стоком в этот период отличились Северная Двина, реки бассейна Вычегды. Слабо выраженные тренды снижения объемов весеннего стока отмечены на реках северной части бассейна Печоры. В остальных случаях изменения незначительны. Типовые гидрографы также не выявляют значительных внутригодовых переформирований (рис. 5).
На фоне роста объема половодья за этот же период отмечается уменьшение максимальных расходов практически для всех рек изучаемого региона. В ряде случаев оно составило до 15-20 %, при этом в 1990-х гг. наблюдались одни из наиболее высоких за период значений. Данные изменения могут быть вызваны уменьшением дружности весны в последние годы, снижением интенсивности увеличения температур в период снеготаяния. Тем не менее, в разрезе периода 1946-2010 гг. изменения стока находятся в пределах погрешности определения стока.
Ежегодные даты начала половодья менялись незначительно (в сторону более ранних). В 1970-1980 гг. отмечалась большая разница ежегодных сроков начала половодья, а в последнее десятилетие, наоборот, фиксировались более стабильные даты начала половодья.
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
Рис. 5. Изменение слоя весеннего стока (а) у, мм; доли стока за половодье в годовом объеме стока (б), d, %; максимальных расходов весеннего половодья
(в), 0макс, м3/с; минимальных 30-дневных расходов в период открытого русла
(г), Qмин 30, м3/с; даты начала весеннего половодья, (д); продолжительности весеннего половодья (е), Т, сут. (р. Северная Двина - с. Усть-Пинега), пунктиром
показана линия тренда в виде полинома 3-й степени.
После окончания весеннего половодья во второй половине июня - начале июля начинается летне-осенняя межень. В этот период основной источник питания - сработка грунтовых запасов вод, болот, озер и, в основном для Онежского бассейна, карстовых емкостей на фоне частых дождевых паводков, прерывающих межень. Минимальные величины меженного стока отмечаются на юге и юго-западе северного края, к востоку территории происходит постепенное увеличение стока. Доля стока за летне-осеннюю межень составляет 30-40 % от годового.
Меженный сток северных рек меняется относительно слабо. Лишь для р. Печоры увеличение меженных расходов воды составляет 20-25 %, для р. Северная Двина этот показатель практически не меняется.
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
Минимальный за год сток наблюдается в зимнюю межень, когда питание рек становится практически грунтовым, а ряд малых рек может полностью перемерзать. Слой стока в этот период составляет около 20-40 мм с минимумами на юго-западе и северо-востоке территории (до 10-15 мм) и максимумами, приуроченными к горным частям бассейнов (верховья р. Печоры) и областям распространения карста (р. Онега).
2СООО £ 18000 ■ нова
14000 НИШ
кип »00 еооо
4000 2000 о
( И Ш IV V VI VII ип 1х х ■■ хг
Рис. 6. Гидрографы р. Северная Двина - с. Усть-Пинега, осредненные за различные десятилетия.
Форма гидрографов половодья характеризует особенности внутригодо-вого распределения стока рек (рис. 6). Так, на большинстве рек северной части ЕТР в начале 1990-х гг. наблюдалась серия высоких половодий. В начале 2000-х гг. половодье проходило примерно в одни и те же сроки без ярко выраженных многоводных и маловодных лет. Конец 2000-х гг. оказался крайне маловодным, особенно 2006 г., когда максимальный расход воды Северной Двины в районе Усть-Пинеги (7910 м3/с) не достиг даже половины среднемноголетнего значения (20800 м3/с). При этом для более высоких половодий отмечалось уменьшение продолжительности периода их прохождения на фоне незначительной изменчивости объема стока. Для рек Юги и Пинеги характерно отсутствие заметных изменений в объеме стока в половодье за многолетний период, а также в величинах максимальных расходов воды при неизменных датах начала и окончания половодья. Форма гидрографа половодья менялась от года к году намного более значительно, чем в течение многолетнего периода.
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
ЕСТЕСТВЕННАЯ ЗАРЕГУЛИРОВАННОСТЬ СТОКА РЕК
европейской территории россии
При изучении внутригодового распределения стока рек - кроме хронологического (календарного) описания распределения стока - используется коэффициент естественной зарегулированности ф. Он соответствует доле «базисного» стока в годовом объеме. Базисная часть стока отражает естественную зарегулированность водосбора и его аккумулирующую способность, поэтому значение коэффициента ф уменьшается при уменьшении озерности, а также при переходе от лесной к полупустынной зоне.
Для бассейна Верхней Волги величина ф, рассчитанная за период 19782010 гг., постепенно увеличивается с севера на юг от 0,55 до 0,8, достигая максимальных значений на юге (верховья Оки, Мокши) и западе (верховья Волги) (рис. 7). В среднем для рассматриваемой области величина ф равна примерно 0,65. В 25 % случаев наблюдается статистически значимый тренд увеличения коэффициента ф за 1946-2010 гг. Рост величины коэффициента естественной зарегулированности стока за последние десятилетия в наибольшей степени проявляется в бассейне Мокши и Суры (более 30 %), верховьях Оки и Волги (до 20-30 %), несколько в меньшей степени - в бассейне Мологи, среднем и нижнем течении Ветлуги, Унжи (10-20 %), и практически незаметен в самой северной части бассейна. Такие изменения произошли за счет уменьшения доли талого стока и значительного увеличения доли подземной составляющей (рис. 5, 6). Наиболее сильные изменения отмечаются в южной части бассейна. Интересным фактом является то, что пространственное распределение среднего за 1970-2007 гг. значения коэффициента естественной зарегулированности стока носит как бы «противозональный» характер. Наибольших значений он достигает на западе и юго-западе бассейна (рис. 8). Для правобережья бассейна верхнего Дона, бассейна Северского Донца средние значения показателя составляют 0,7-0,9, наиболее равномерный сток (ф = 0,8-0,9) наблюдается у правобережных притоков Северского Донца. Более низкие значения отмечены в бассейне Медведицы и Хопра, правобережье Цимлянского водохранилища.
Для рек Донского бассейна характерна зависимость внутригодового распределения стока от общей водности года. При этом для рек с более высокими средними значениями показателя (с более равномерным внутриго-довым распределением) связь коэффициента естественной зарегулирован-ности и среднегодовых расходов воды носит характер размытой линейной тенденции. Для рек с наименьшими значениями ф эта зависимость очень хорошо аппроксимируется логарифмической функцией с коэффициентом корреляции, близким к 0,8 (бассейн рек Чир, Быстрая, Бузулук). В экстре-
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
Рис. 7. Среднее значение коэффициента ф за 1978-2010 гг.
мально маловодные годы объем половодья резко сокращается и внутри-годовое распределение стока носит наиболее плавный характер, а в годы наибольшей водности коэффициент естественной зарегулированности резко уменьшается. Разброс значений ф для рек лесной зоны составляет от 0,3-0,4 до 0,8-0,9, тогда как для рек лесостепной зоны от 0,1 до 0,9.
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
рис. 8. Изменение коэффициента ф за 1978-2010 гг. по сравнению с 1946-1977 гг., %.
выводы
В последние десятилетия внутригодовое распределение стока рек Европейской территории России существенно изменилось. В бассейне Волги и Дона выявлено статистически значимое уменьшение неравномерности внутригодового распределения стока за период после 1978 г., о чем свидетельствует рост коэффициента естественной зарегулированности стока ф в бассейне Волги с 0,55 до 0,8 и в бассейне Дона до 0,9. Внутригодовое пере-
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
распределение стока выразилось в существенной деградации половодья как фазы водного режима. Такая тенденция обусловлена повышением зимних температур воздуха и увеличением числа и продолжительности оттепелей, что приводит к уменьшению предвесенних запасов воды. Деградация половодья на реках ЕТР достигла наибольших масштабов в бассейне Дона, где доля весеннего стока уменьшилась до 50 % и менее от годовой величины.
Значительному изменению подверглась и величина сезонного стока, в первую очередь за лимитирующий период и лимитирующий сезон. В бассейне Волги наибольшее увеличение меженного стока (до 40-60 %) характерно для Оки и Нижней Волги. Для большей части бассейна Дона это увеличение достигло 30-60 %, в бассейне Северского Донца составило 100-120 %.
На реках севера Европейской территории России за последние 20 лет наблюдались разнонаправленные тенденции изменения весеннего стока. Повышенное половодье отмечалось на Северной Двине и в бассейне р. Вычегды. Пониженный весенний сток был характерен для рек северной части бассейна Печоры. При общем некотором понижении максимальных расходов воды продолжительность половодья увеличилась так, что его объем в целом практически не изменился за исследуемый период. Меженный сток северных рек также не подвергся сильным изменениям. Только в бассейне Печоры его доля увеличилась на 20-25 %. В целом на реках севера значительных изменений внутригодового распределения стока не выявлено.
список литературы
1. Андреянов В.Г. Внутригодовое распределение речного стока. Л.: Гидрометео-издат, 1960. 328 с.
2. Евстигнеев В.М. Речной сток и гидрологические расчеты. М.: Изд-во МГУ, 1990. 304 с.
3. Евстигнеев В.М., Зайцев А.А., Сваткова Т.Г., Чалов Р.С., Шенберг Н.В. Водный режим рек СССР (карта для высшей школы масштаба 1:8 000 000) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 1990. № 1. С. 10-16.
4. Кузин Л.С., Бабкин В.И. Географические закономерности гидрологического режима рек. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 200 с.
5. СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. М.: Госстрой России, 2004. 73 с.
6. Водные ресурсы России и их использование / под ред. И.А. Шикломанова. СПб.: ГГИ, 2008. 600 с.
7. Фролова Н.Л., Агафонова С.А., Нестеренко Д.П., Повалишникова Е.С. Естественная зарегулированность стока рек бассейна Волги в условиях меняющегося климата // Водное хозяйство России. 2013. № 6. С. 32-49.
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.
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
9. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 3, 10-12. Л.: Гидрометеоиздат, 1972-1973.
10. Агафонова С.А., Айбулатов Д.Н., Фролова Н.Л., Козлов Д.В. Современное изменение ледового режима рек бассейна Волги // Природообустройство. 2014. № 3. С. 60-62.
11. Фролова Н.Л., Нестеренко Д.П., Шенберг Н.В. Внутригодовое распределение стока рек России // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2010. № 6. С. 8-16.
Сведения об авторах:
Фролова Наталья Леонидовна, д-р геогр. наук, профессор, кафедра гидрологии суши, географический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ; e-mail: frolova_nl@mail.ru
Киреева Мария Борисовна, канд. геогр. наук, младший научный сотрудник, кафедра гидрологии суши, географический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ; e-mail: kireeva_mb@mail.ru
Агафонова Светлана Андреевна, канд. геогр. наук, научный сотрудник, кафедра гидрологии суши, географический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ; e-mail: sv_andreevna@mail.ru
Евстигнеев Валерий Михайлович, д-р геогр. наук, профессор, кафедра гидрологии суши, географический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ
Ефремова Наталья Александровна, аспирант, кафедра гидрологии суши, географический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ; e-mail: eshka88@ inbox.ru
Повалишникова Елена Степановна, канд. геогр. наук, старший научный сотрудник, кафедра гидрологии суши, географический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 119991, Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ; e-mail: almond_a@mail.ru
Водное хозяйство России № 4, 2015 г.
