CC BY
91
УДК 556.16:551.482.6
Д.В. Магрицкий, A.A. Иванов
ВОДНЫЙ БАЛАНС ДЕЛЬТЫ Р. КУБАНЬ И ЕГО МНОГОЛЕТНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ1
Введение. Исследование водного баланса дельты р. Кубань имеет важное значение, во-первых, в связи с изучением ее водного режима, включая оценку распределения стока по рукавам и потерь стока в дельте, во-вторых, для расчета притока речных вод в Азовское море при оценке его водного баланса. Кроме того, определение потерь стока в дельте и их изменения под влиянием хозяйственной деятельности имеет большое значение при решении практических задач, связанных с мелиорацией дельты, с восстановлением и сохранением биологической продуктивности кубанских лиманов и прибрежной зоны Азовского моря.
Впервые средний многолетний водный баланс дельты р. Кубани и ее лиманов был рассчитан в 1950-х гг. А.И. Симоновым [18]. Затем были опубликованы работы В.Т. Богучарскова и А.А. Иванова [2, 9], А.П. Бочкова и И.Б. Ивановой [3], но первое наиболее детальное исследование выполнили А.С. Хорецкая и И.А. Шикломанов [23, 24]. Данные о водном балансе отдельных районов дельты содержатся также в работах [6, 14, 15, 17, 22]. Исследования современного водного режима дельты р. Кубань, включая ее водный баланс, ведут сотрудники географического факультета МГУ (Москва) и Кубанской устьевой гидрометеостанции (г. Темрюк). Некоторые результаты этих разработок изложены в статье.
Объект исследований. Дельта р. Кубань, самой водоносной реки Северного Кавказа и второй по значимости реки водосборного бассейна Азовского моря, полностью расположена в пределах Краснодарского края. Дельта Кубани малорукавная, относится к дельтам выполнения устьевой лагуны и имеет форму, напоминающую треугольник. Площадь дельты составляет 4300 км2, длина — 116 км, а протяженность морского края дельты (МКД) — около 150 км.
До 2006 г. р. Кубань в вершине дельты (ВД), в так называемом Раздерском узле разветвления, делилась на два основных (магистральных) дельтовых рукава: левый (южный) рук. Кубань, правый (северный) рук. Протока (рис. 1). В настоящее время вершиной дельты является Тиховский низконапорный гидроузел (ГУ), который искусственно распределяет сток воды р. Кубань между рук. Кубань (длина 118,5 км), рук. Протока (135,5 км) и магистральным каналом (МК) Петровско-Анастасиевской оросительной системы (ПАОС). В нижней части, в Переволокском узле (в 18,3 км от моря), рук. Кубань делится на рукава Казачий Ерик и Петрушин (продолжение рук. Кубань). Последний в Вербенском узле, вблизи впадения в Азовское море, делится на рукава Чайкин-
ский (длина 0,67 км), Средний (0,69 км) и Голинский (1,70 км). Рукав Протока в устье (в Ачуевском узле) разделяется на рукава Правый (1,7 км) и Левый (1 км).
С целью обводнения находящихся вблизи МКД озеровидных водоемов (лиманов) и орошения дельтовых земель, занятых посевами риса, естественная русловая сеть дельты р. Кубань сильно искусственно изменена (рис. 1). Из ее природных элементов в малоизмененном виде сохранились лишь основные дельтовые рукава, берега которых почти на всем протяжении обвалованы. Русла большинства небольших водотоков (ериков) были спрямлены и превращены в каналы. В естественном состоянии ерики сохранились только в лиманно-плавневой приморской зоне дельты Кубани. В настоящее время крупные оросительные системы (ОС) дельты — это Петровско-Анастасиевская (ПАОС), Черноерковская (ЧОС), Азовская (АОС), Курчанская (КОС) и Темрюкская (ТОС) [10]. В теплый период года они забирают воду из рукавов, распределяют ее по разветвленной сети каналов, подают воду на полив земель, в течение года отводят с полей (по коллекторам) в рукава и лиманы использованные воды. Дополнительно Марьяно-Че-бургольская ОС и Варнавинский канал сбрасывают в дельтовые рукава дренажные воды из рисовых систем, расположенных за пределами дельты. Обводнительные каналы и системы, в отличие от оросительных, равномерно отбирают воду из дельтовых рукавов в течение года. Для обводнения и опреснения водоемов в дельте Кубани сооружены Ахтарско-Гри-венские (АГОС-1, АГОС-2), Черноерковская (ЧОС), Куликово-Курчанская (ККК), Кизилташского кефалевого хозяйства (ККХ) и другие обводнительные системы.
Характерная особенность дельты р. Кубань и ее природного облика — приморские лиманы, их около 240 (рис. 1). Система лиманов дельты включает три массива: северный (Ахтарско-Гривенские лиманы); центральный (лиманы Черноерковско-Сладковские, Жестерские, Куликовско-Курчанские) и южный (лиманы Ахтанизовские, Кизилташский и Витязевский). Многие лиманы имеют связь как с рукавами дельты через каналы, так и с морем через гирла — дельтовые водотоки с переменным направлением течения воды. В дельте создано несколько нерестово-выростных хозяйств (НВХ), представляющих собой обширные, мелководные, часто разделенные на несколько отсеков водоемы.
Вследствие крупномасштабного хозяйственного освоения водных и земельных ресурсов дельты р. Кубань площадь отдельных угодий с начала XX в. суще-
1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 05—05—65110, 08—05—00305) и договора ГГИ №2/2-06.
Рис. 1. Дельта Кубани: 1 — р. Кубань и ее дельтовые рукава; 2 — другие естественные водотоки; 3 — главные каналы; 4 — заболоченные территории (плавни); 5 — естественные водоемы; 6 — водохранилища и пруды; 7 — солончаки; 8 — граница дельты; 9 — Тиховский гидроузел; 10 — крупные населенные пункты; 11 — места выходов гирл (1 — Широкое, 2 — Авдеевское, 3 — Талгирское, 4 — Сладковское, 5 — Горьковское, 6 — Зозулиевское, 7 — Куликовское, 8 — Новокуликовское, 9 — Соловьевское, 10 — Пересыпское); 12 — гидрологические посты (Тх — Тиховский, Де — Демин Ерик, Гр — Гривенская, Сл — Слободка, Зк — Зайцево Колено, Др — Дубовый Рынок)
ственно изменилась (табл. 1). Во-первых, к 1970— 1980-м гг. значительно возросли площади орошаемых полей. Во-вторых, увеличились площади под "лесами", что связано с расширением площадей, занятых садами, виноградниками и лесополосами, участками залесенной прирусловой поймы. В-третьих, площади под "лугами" и особенно участки, занятые плавнями, постоянно сокращались вследствие их сельскохозяйственного освоения и естественного осыхания (в связи с зарегулированием стока Кубани и обвалованием русел рукавов дельты). Так, на конец 1920-х гг. площадь плавней в дельте составляла ~1700 км2 (или 40% общей площади дельты р. Кубань). К 1974 г. она сократилась до 1170 км2 (27%), а к 1980—1985 гг. — до 746 км2 (17%) >1, 6, 241.
Что касается площади водной поверхности, то в дельте она представлена в основном площадью лиманов и искусственных прудов (водная поверхность рек и каналов не превышает 5—8% [24]) и за рассматриваемый период существенно не изменилась (табл. 1). Уменьшение площади водной поверхности в отдельные временные интервалы объясняется, во-первых, деградацией дельтовых водоемов вследствие их заиления, зарастания, ухудшения водообеспеченности (после обвалования русел рукавов и уменьшения максимальных расходов воды реки после ее зарегулирования Краснодарским водохранилищем); во-вторых, мелиоративным осушением некоторых лиманов. В остальное время, наоборот, наблюдался рост площади водной поверхности вследствие увеличения числа оросительных и обводнительных каналов, притока в лиманы речных и дренажно-коллекторных вод, а также в результате создания искусственных водоемов.
Материалы и методы исследований. В качестве исходных данных при оценке водного баланса дельты р. Кубань и стока кубанских вод в море авторами использованы (за все время инструментальных наблюдений): 1) средние расходы воды в реке и рукавах на гидрологических постах (г/п) Тиховский (р. Кубань), Славянск-на-Кубани, Гривенская и Слободка на рук. Протока, Зайцево Колено и Темрюк на рук. Кубань, Дубовый Рынок на рук. Казачий Ерик; 2) величины уровней воды в лиманах и Азовском море, уровней и расходов воды в гирлах; 3) сведения об объемах воды, забранной и сброшенной оросительными и обводнительными системами; 4) годовые и месячные суммы осадков, величины температуры и влажности воздуха, скорости ветра на метеостанциях Темрюк-порт, Сла-вянск-на-Кубани и Приморско-Ахтарск; 5) данные о площадях участков дельты с различными ландшафта-
Таблица 1
Структура ландшафтов дельты р. Кубань
Источник Период Виды ландшафтов и их площадь, км2
дельта в целом водные объекты плавни пашня лес луг
общая площадь водное зеркало заросшая акватория общая площадь "мокрые" "сухие" орошаемая богарная
[1] 1925—1927 4500 1355 — — (1700) — — — — — —
[3, 14, 18] 1930—1955 4300 1200* 600 600 1100 — — 2000
[23,24] 1930 4300 1310 655 655 1690 — — 0 1010 70 220
1941 4300 1090 — — 1597 — — 0 1324 83 206
1953 4300 1142 — — 1522 — — 10 1374 105 157
1963 4300 1192 — — 1336 — — 192 1486 150 136
1974 4300 1210 484 726 1170 — — 512 1640 180 100
[2] — 4300 950** — — 480 — — — — — —
[17] 1964—1983 4190 1250 — — — — — — — — —
[15, 22] 1952—1955 4190 1194** 860 334 — — — — — — —
1983 4190 1300** 730/199*** 570 — — — — — — —
[6, 15, 22] 1980—1985 4270 1300** 730/199*** 570 746 547 199 1224 ~1000
Авторы 1957 4300 1121 — — 1164 — — — — — —
1986-1995 4300 1034 688 346 1243 — — — — — —
* — Включая Закубанские и Чебургольские лиманы; ** — без Кизилташских лиманов; *** — площадь водоемов, на базе которых созданы нерестово-выростные хозяйства. Здесь и в других таблицах прочерк — отсутствие данных.
ми; 6) опубликованные результаты предыдущих исследований.
Полное уравнение водного баланса дельты р. Кубань для многолетнего периода (в средних годовых величинах), т.е. без учета сезонной и межгодовой регулирующей роли дельты, можно представить в виде
9р + ;+ V. + у V . + У = = + V + V- + у К. - + У 9. .( 1)
р бок ^ мг п п хоз ^ рг ^ гг 4 '
Приходную часть уравнения составляют атмосферные осадки на поверхность дельты приток речных вод в дельту в ее вершине 9+, боковой поверхностный приток в дельту 9бок (хозяйственные водосбросы в рукава и лиманы из-за пределов дельты, поступление вод небольших притоков извне), суммарный приток морских вод в лиманы через гирла у9мг, подземный приток извне Vа расходную часть — суммарное испарение с различных частей дельты = подземный отток за пределы дельты хозяйственный водозабор за пределы дельты 9-оз, суммарный сток речных вод в море по рукавам у 9-, суммарный сток лиманных вод в море через гирла УК.. При этом часто 9мг и 9гг (для каждой группы лиманов), или у Рм и у (для всей системы лиманов), раздельно не определяют, а рассматривают результирующую составляющую водообмена лимана с морем через гирла:
±9 . = V. - V. (или +ук . = уР.- у V
мг г гг мг 4 мгг /-( гг мг
Плюс перед означает преобладание выноса лиманных вод в море (чаще всего), а минус — преобладание притока морских вод. Таким образом, уравнение (1) можно записать несколько в ином виде:
^ + ^ок + ^ = =+ ^ + ^оз + у^г- ± у ''мгг ■ (2)
Уравнения (1) и (2) составлены в единицах объема км3/год или млн м3/год.
Определение большинства составляющих уравнения водного баланса дельты не представляет затруднений, в первую очередь это приток речных вод в дельту и сток в устьях дельтовых рукавов, хозяйственные водозаборы и водосбросы из-за пределов дельты, величина атмосферных осадков. Кроме того, хозяйственной переброской стока за пределы дельты V-можно пренебречь из-за ее малой величины (такую переброску осуществляют только Анапский и Таманский водопроводы — суммарно ~0,02 км3/год). Менее надежен расчет подземного стока на границах дельты и водообмена между лиманами и морем по системе гирл. В работе [24] величина подземного притока в дельту извне принята равной подземному оттоку за ее пределы, а в работе [14] подземный сток был оценен по картам минимального летнего поверхностного стока. Основная же сложность заключается в расчете суммарного испарения, величина которого зависит не только от метеорологических факторов, но и от вида и площадей различных участков дельты.
Суммарное испарение с поверхности дельты рассчитывается по формуле
== *у(]/> (33
где ] — испарение с участков дельты с различными ландшафтами, мм; а ) — соответствующие площади, км2. Коэффициент N равен 10-6. В соответствии с формулой (3) достоверность оценки суммарного испарения зависит прежде всего от наличия
Таблица 2
Водный баланс дельты р. Кубань (Тд=4300 км2), км3/год
Элементы водного баланса По данным
дельты [18] [23,24] [2] [3] [6] Авторы
до 1953 г. 1930—1948 гг. 1949—1974 гг. 1961—1970 гг. 1912—1969 гг. 1980—1985 гг. 1986—1995 гг. 1996—2000 гг.
Приходная часть:
Речной сток, 13,309 13,06* 11,38* — — 9,61* 12,12 13,45
в том числе р.Кубань 12,552 13,00* 11,32* 11,430* 12,3 9,61* 12,12 13,45
боковой приток (0,757) 0,06 0,06 — — 0* 0 0
Водосбросы, — — 0 1,66* 1,83 2,00
в том числе в рукава, — — 0 1,06* 1,20 1,33
в лиманы (ДжГК) 0 0 — 0,300 0 0,60* 0,63 0,67
Осадки 2,245 2,69 2,65 2,495* 2,494 — 2,62 2,62
Приток морских вод 0,595 0,39 0,40 0,551 0,2 — 0,71 —
Расходная часть:
Речной сток в море: 9,423 — — (8,917)* — 8,42* 10,19 12,34
в том числе рук. Протока 4,344 (4,30)* (4,06)* (4,152)* — 4,52* 5,28 6,72
рук. Кубань 5,079 — — (4,765)* — 3,90* 4,91 5,62
Испарение — 4,21 3,88 — — — — —
Лиманы, 1,422 1,15 1,18 1,221 1,32 1,27 1,02 —
в том числе открытая 0,498 — — — 0,54 0,63 0,68 —
вода
заросли тростника 0,924 — — — 0,78 0,64 0,34 —
Плавни, 1,694 2,05 1,59 — 1,42 0,57 — —
в том числе "мокрые" — — — — — 0,43 — —
"сухие" — — — — — 0,14 — —
Пашня, — 0,43 0,56 — — — — —
в том числе богарные — 0,43 0,42 — — — — —
земли
орошаемые земли — 0 0,14 — — 1,07 — —
Лес — 0,07 0,12 — — — — —
Луг — 0,08 0,05 — — — — —
За холодный период (0,400) 0,43 0,38 — — — — —
Водозабор за пределы 0 0 0,01 — — 0,02* 0,02 0,02
дельты:
Сток из лиманов в море —/1,355 — — 3,077/2,526 — — 3,26/2,55 —
/ результирующий при-
ток из лиманов в море:
в том числе сток рук. Ка- 2,176 — — 1,256/1,222 — 0,26*/— 0,29/0,27 0,19/0,18
зачий Ерик / сток через Пересыпское гирло 2,097
* Дополнено авторами
надежных данных о размерах и изменениях площадей участков дельты с различными ландшафтами. В структуре ландшафта дельты р. Кубань обычно выделяют следующие элементы [6, 17, 18, 24]: водотоки, дельтовые водоемы, заболоченные участки (болота, плавни), участки с древесной растительностью, пастбища и луга (суходолы), пашня (богарные и орошаемые земли) (табл. 1, 2). В лиманах выделяют площади открытой водной поверхности и заросли полупогруженной водной растительности (обычно это тростник). Плавни подразделяют на "мокрые" и "сухие". "Мокрые" плавни залиты водой (или увлажнены) в течение всего года [24]. Как правило, они окружают водоемы дельты. "Сухие" плавни заливаются водой во время высокого половодья, а
также таяния снежного покрова и во время сильных дождей, в другое время года они высыхают. Граница между "мокрыми" и "сухими" плавнями условная. В площадь, занятую древесной растительностью, включают участки собственно с лесом, а также с кустарником, садами и виноградниками. Сведения о структуре и площадях дельтовых участков в подавляющем числе публикаций обычно приводятся в ос-редненном за продолжительный период виде, исключение составляют лишь обстоятельные работы А.С. Хорецкой и И.А. Шикломанова [23, 24].
Второй важный момент при определении величины испарения — выбор расчетного метода. Их много, и каждый из них имеет свои границы применения и точность. При этом расчет ] выполняется по
месяцам отдельно для теплого и холодного сезонов года. Детальный анализ методов, которые применялись при водно-балансовых расчетах для дельты р. Кубань, дан в работах [6, 14, 17, 24]. С учетом имеющихся для дельты данных наиболее приемлемы для расчета испарения, по мнению авторов, полуэмпирические формулы (например, формулы ГГИ, Кузьмина и др.), методы теплового баланса и переходных коэффициентов (по натурным водно-балансовым, экспериментальным и экспедиционным данным).
Значительная часть кубанских вод попадает в лиманы и окружающие их плавни и затем через морские гирла поступает в море. Величину стока в море по системе гирл можно определить по уравнению водного баланса, которое составляется для каждой группы лиманов в отдельности [2, 17, 18, 22]. Другой метод основан на эмпирической зависимости между расходом воды в гирле и перепадом уровня от его истока до устья. Сложность применения таких зависимостей заключается в отсутствии непрерывных наблюдений за уровнем воды на концах гирл. Поэтому обычно используют данные об уровне на близлежащем морском посту и уровне на любом имеющемся в лимане посту. Этот метод был разработан В.Н. Дроздовым [8] и развит в работах В.Т. Богучарскова и А.А. Иванова [2, 9]. Авторы статьи при оценке РТ и 9м применяли оба метода.
Для оценки изменений стока воды в дельте р. Кубань (от ее вершины к морскому краю) существуют два подхода — ландшафтно-метеорологический и гидрометрический. Первый подход предусматривает сравнение величин осадков и испарения в границах дельты и позволяет оценить абсолютные (или естественные) потери стока в случае X<Z или, наоборот, величину добавочного стока при ÜZ Второй подход увязывает гидрометрически учтенный приток речных вод в дельту и сброс речных и лиманных вод в море (табл. 3). Их разница зависит как от абсолютных потерь воды в дельте, так и от характера водообмена на сухопутных границах дельты. В статье применены оба подхода, причем результаты обоих расчетов увязаны.
Суммарный приток кубанских вод в море — на морском крае дельты (РМвд) включает речной сток (X 9pL) в устьях рукавов Протока, Кубань и Казачий Ерик (за вычетом ~0,1 км3/год потерь в системе Казачий Ерик-Большой Ахтанизовский лиман—Пересып-ское гирло—Азовское море) и величину результирующего водообмена (±Х9мгг) между морем и лиманами (через гирла), т.е. рМКд^^ ± За 1936—1941,
1946—1953 гг. ежегодные данные по стоку воды в устье рук. Протока были взяты из [18], за 1930—1935, 1942—1945 и 1954—1962 гг. они восстановлены авторами статьи по данным наблюдений на г/п Гривен-ская, а с 1963 г. — это данные г/п Слободка. Годовой сток воды в устье рук. Кубань с 1963—1967 гг. характеризуют данные наблюдений на постах Темрюк (Стрелка) и Дубовый Рынок, а в другие годы — данные г/п Переволокский узел и Зайцево Колено. За
1961—1983 и 1986—1995 гг. значения XF,. взяты из
/ / мг/
[2, 17], а также рассчитаны авторами статьи. За остальные годы значения Хр^л получены (очень приближенно) с использованием двух эмпирических зависимостей (для условий до 1969—1970 гг. и после) линейного типа, связавших величины результирующего водообмена и сток воды в вершине дельты р. Кубань (г/п Тиховский) и построенных с учетом результатов исследований В.Т. Богучарскова и А.А. Иванова [2], В.Г. Симова [17], М.С. Чебанова [22] и авторов статьи. Коэффициент достоверности аппроксимации (52) первой зависимости равен 0,51, а второй — 0,65.
Результаты расчета водного баланса дельты и их обсуждение. Основу приходной части уравнения водного баланса дельты р. Кубань составляет сток воды главной реки (~70—75%) в вершине дельты 9*р (табл. 2). Его многолетние изменения объясняются изменчивостью климатических факторов формирования стока и характера водохозяйственной деятельности на водосборе.
В период условно естественного режима (1930— 1948) в дельту поступало воды в среднем 13,0 км3/год (табл. 3). В 1949-1966 гг. эта величина сократилась до 11,9 км3/год, а в 1967—1972 гг. — еще на 1,6 км3/год. Это снижение стока связано как с его изъятием на хозяйственные нужды, так и с естественным уменьшением водных ресурсов бассейна. В условиях зарегулированного Краснодарским водохранилищем стока Нижней Кубани, в 1973—1986 гг. фактический приток воды в дельту, несмотря на некоторое увеличение климатического стока, снизился еще на 1,1 км3/год и составил 9,2 км3/год. Таким образом, антропогенные изменения стока реки стали превышать его естественные колебания и достигли величины в 4,7 км3/год, или 36% нормы естественного стока Нижней Кубани (13,1 км3/год). С 1987 г. наблюдается заметное увеличение средних годовых расходов воды в реке, что связано в первую очередь с климатическими причинами и в меньшей степени с уменьшением водохозяйственной нагрузки на реку. За 1987—2005 гг. объем стока воды в вершине дельты Кубани составил 13,1 км3/год, что почти соответствует его величине в 1930—1948 гг. Хозяйственное изменение стока уменьшилось до 4,4 км3/год.
Помимо вод Кубани в дельту реки (до создания сбросных каналов и коллекторов) поступали также речные воды закубанских рек через проток Куркуй (в рук. Кубань) и р. Кирпили (в Ахтарско-Гривенские лиманы). Средний многолетний сток р. Кирпили принят равным 0,06 км3/год. Из протока Куркуй в многоводные годы в рук. Кубань уходило до 40 м3/с, а в маловодные — до 8 м3/с [18]. В целом же различные источники оценивают боковой приток в дельту в этот период от ничтожно малого до 0,8 км3/год.
После создания Варнавинского канала (на месте протока Куркуй), насосной станции № 4 (сбрасывает использованные воды с Марьяно-Чебургольской ОС в рук. Протока) и Джерелиевского главного коллек-
Рис. 2. Изменение средних годовых расходов воды в устье рук. Протока (1) и в низовье рук. Кубань (3); разности между средними годовыми расходами воды в истоках и в устьях рукавов Протока (2) и Кубань (4)
тора (сбрасывает использованные воды в Ахтарско-Гривенские лиманы) размещение по территории, структура и величина бокового притока 9бок изменились. Последний существенно возрос. В 1980—1985 гг. объем использованной воды, сброшенной указанными сооружениями в водные объекты дельты, составил ~1,66 км3/год (табл. 2). В последние 20 лет его увеличению (до -2,0 км3/год) способствует климатическое увеличение стока закубанских рек и некоторое повышение количества атмосферных осадков на орошаемых массивах (за пределами дельты).
Атмосферные осадки (; — вторая по значимости составляющая приходной части уравнения водного баланса дельты р. Кубань. Они компенсируют часть потерь речной воды на испарение, поскольку для условий дельты р. Кубань осадки меньше величины суммарного испарения (табл. 2, 3). Изменение количества атмосферных осадков зависит только от климатических факторов и принятых размеров дельты. Годовая сумма осадков может быть оценена по данным измерений на трех метеостанциях — Темрюк-порт, Славянск-на-Кубани (или Демин Ерик) и При-морско-Ахтарск. В среднем их величина изменяется, по разным оценкам и для разных периодов осреднения, от 2,2 до 2,7 км3/год и составляет -16% приходной части водного баланса дельты. От года к году изменчивость годовой суммы осадков заметно выше.
Рис. 3. Изменение объемов годового стока воды на морском крае дельты р. Кубань: 1 — фактический гидрометрический сток (1а — восстановленный по данным смежных постов фактический сток); 2 — условно-естественный сток; 3 — величина суммарного изменения стока воды Кубани вследствие хозяйственной деятельности
Основная часть воды, поступающей в дельту, сбрасывается по рукавам Кубань и Протока в Азовское море (~60% расходной части водного баланса дельты). Объем этого стока постоянно изме-
нялся в соответствии с колебаниями стока р. Кубань (в ВД), с перераспределением стока в Переволокском узле разветвления, изменением характера обвалования русел рукавов, сбросов и водозаборов по длине рукавов и др. (рис. 2). При этом для рук. Протока во вдольрусловых изменениях его стока выявлен явный тренд к уменьшению потерь, а у рук. Кубань — противоположный, но менее выраженный тренд. В последние 20 лет сток рукавов, как и р. Кубань, увеличился. В 1930—1953, 1963—1972, 1973—1986 и 1987— 2005 гг. он был равен 9,42 [18], 9,91, 8,35 и 12,0 км3/год соответственно.
Естественные потери речного стока в дельте Кубани связаны с испарением (=), а его доля в расходной части водного баланса достигает приблизительно 25—30%. При этом до начала крупномасштабного сельскохозяйственного освоения дельтовых земель основная часть величины суммарного испарения приходилась на испарение с плавней и лиманов (от 3,1 до 3,2 км3/год). В последующий период величина испарения со всех дельтовых водоемов почти не изменилась (из-за отсутствия заметных многолетних изменений их суммарной площади) и в среднем составляет 1,15—1,25 км3/год. Объемы потерь воды с плавней в дельте (в связи с их освоением и существенным сокращением их площади), наоборот, сократились в 1,2—3 раза. Больше всего воды испаряется с "мокрых" плавней. Так, годовая величина суммарного испарения с "мокрых" плавней равна 1270 мм (1930—1974), а с "сухих" плавней, заболоченных лугов и пастбищ, — 1050 мм [23, 24]. По [6], эти величины равны 784 и 729 мм соответственно (19801985). С открытой водной поверхности в дельте испаряется, по разным оценкам, от 650 до 1000 мм/год.
По данным [6, Пересыпского гирла.
С антропогенным сокращением площади плавней уменьшение испарения с них практически компенсировалось увеличением испарения с пашни вследствие повышения площади орошаемых массивов. Если в условно естественный период величина испарения с поливных земель была близка к нулю, то к середине 1980-х гг. она достигла 1,07 км3/год. Величины потерь на испарение с леса и луговых угодий в дельте очень малы, причем с 1930 по 1974 г. потери с луговых угодий уменьшились в 1,6 раза, а с леса, наоборот, увеличились в 1,7 раза [24]. Потери на испарение в дельте за холодный сезон составляют в среднем 0,40 км3. Величина испарения со снега близка к величине испаряемости в такие месяцы и изменяется от 5 до 28 мм/мес. [24]. В марте и ноябре, когда почва хорошо увлажнена после схода снега или дождевыми осадками, величина испарения равна испаряемости для всех угодий и колеблется в ноябре от 11 до 40 мм/мес, а в марте от 18 до 65 мм/мес.
В целом суммарные объемы потерь воды на испарение со всех участков дельты не только не увеличились, несмотря на рост площадей орошаемых земель и водоподачи на них, а наоборот, немного уменьшились. Это, безусловно, сократило абсолютные потери стока в дельте, но по-прежнему ;<= и дельта р. Кубань относится к категории "испаряющих". За периоды с различным масштабом хозяйственной деятельности (1930-1948, 1949-1972 и 1973— 1986) они составили 1,52, 1,22 и 1,18 км3/год соответственно (табл. 3).
Важным компонентом расходной части водного баланса дельты р. Кубань является результирующий водообмен лиманов с морем (£9^7'). В соответствии с разными оценками, в том числе авторов, в Азовское
Табли ц а 3
Величины потерь стока воды (км3/год) в дельте р. Кубань и притока кубанских вод в море
Период Сток воды в вершине дельты, 9+ к р Осадки, ; Испарение, Естественные потери, Сток в море Гидро-метрические изменения, "МКД - 9
по рукавам** по гирлам*** сум-мар-ный, 9МКД
1930-1948 13,0 2,69 4,21 -1,52 (12,1) (1,19) 13,3 0,3
1949-1972 11,5 2,66 3,88 -1,22 (10,3) (1,27) 11,6 0,1
1973-1986 9,23 2,62 (3,80) -1,18 8,35 1,57 9,92 0,7
1987-2005 13,1 2,72 - - 12,0 (2,31) 14,3 1,2
1973-2005 11,5 2,68 - - 10,4 (2,00) 12,4 0,9
1930-2005 11,9 2,68 - - (10,8) (1,57) 12,4 0,5
24]. ** — в том числе рук. Казачий Ерик; *** — без
море из кубанских лиманов поступает 2,5 км3/год (табл. 4). Больше всего воды поступает в море из Ахтарско-Гривен-ской группы лиманов. Сток воды из Большого Ахтанизовского лимана немного меньше величины стока рук. Казачий Ерик на г/п Дубовый Рынок и так же, как и водоносность этого рукава, постоянно уменьшается [10]. Кизилташ-ские лиманы относятся к "испаряющим" водоемам и вбирают в себя как речные (по обводнительному каналу Кизилташ-ского кефалевого хозяйства), так и морские воды. Результирующий приток из этих лиманов в Черное море либо отсутствует, либо отрицателен.
Уравнения водного баланса дельты решены авторами статьи и другими исследователями для средних по водности условий (табл. 2—4). Очевидно, что в многоводные годы добавление стока в
от 1,9 до
дельте будет больше, а в маловодные годы (вследствие уменьшения количества осадков, увеличения водозаборов в дельте и на водосборе, а также потерь на испарение и др.) существенно меньшим или даже отрицательным. Ранее для разных по водности лет такие расчеты выполнил А.И. Симонов — для многоводного 1941 г. и маловодного 1950 г. [17].
Оценка притока кубанских вод в Азовское море. Одним из важных следствий водно-балансовых расчетов применительно к речным дельтам является определение суммарного стока речных вод в море. По разным оценкам, сток на морском крае кубанской дельты мог быть примерно равен 10,8 км3/год в 1930—1953 гг. (на 1,77 км3/год, или на 14% меньше 9+р) [18]; 11,1 км3/год в 1961—1970 гг. (почти равен У+р) [2]; 10,6 км3/год в 1964—1973 гг. (на 1,09 км3/ год, или на 10% больше 9+р) [17, 22]; 10,9 км3/год в 1974—1983 гг. (на 1,07 км3/год, или на 11% больше 9+р) [17, 22]. Эти оценки и результаты аналогичных расчетов, выполненных авторами статьи (табл. 3, рис.
Таблица 4
Величина результирующего стока воды в Азовское и Черное моря по кубанским гирлам, млн м3/год
Лиманы По данным
[18] [2] [22] [17] Авторы
до 1955 г. 19611970 гг. 19641973 гг. 19741983 гг. 19641973 гг. 19741983 гг. 19861995 гг.
Ахтарско-Гривен-ские 425 808 426* 1440 800 680 748 1226
Черноерковско-Сладковские 99 89 90 151 134 192
Жестерские 105** 50 86 — — 156
Куликовские 311 315 492 388 568 383
Курчанские 72 152 167
Ахтанизовские 2097 1222 — — 992 380 269
Кизилташские -1167 -19*** — — — — 153****
Сумма 1355 2526 (1880) (1850) (2330) (2070) 2546
* Над чертой — за 1959—1963 гг.; ** — за 1961—1965 гг.; *** — за 1961—1967 гг.; — за 1990—1995 гг.
3), наглядно показывают, что с проведением мелиоративных мероприятий в нижнем течении р. Кубань (ниже по течению от Краснодарского гидроузла), улучшением условий питания лиманов возвратными и речными водами, с обвалованием русел рукавов гидрометрическое уменьшение (или отсутствие изменений) стока воды от вершины к морскому краю дельты сменилось явным его увеличением, особенно в последние 20 лет.
Современная величина 9МКД (1987—2005) составляет приблизительно 14,3 км3/год. Это на 1,2 км3 (на 9,2%) больше величины стока за этот период в вершине дельты р.Кубань. Она была бы еще как минимум на 3 км3/год больше (около 17,5 км3/год), если бы не безвозвратный водозабор в бассейне реки (рис. 3). Аналогичные оценки в [4, 5, 7], на взгляд авторов статьи, с одной стороны, занижают величину фактического притока кубанских вод в море (видимо, из-за недоучета роли гирл), а с другой — завышают величину антропогенной нагрузки на сток, вероятно, из-за отнесения части забранной из Нижней Кубани и дельтовых рукавов (различными системами) воды к безвозвратным потерям.
Многолетние колебания 9МКд (рис. 3) в основном отражают изменения стока на водосборе р. Кубань (выше вершины дельты), а именно гидроклиматическую изменчивость стока и интенсивность хозяйственной деятельности (забора воды в каналы и интенсивность межбассейновой переброски стока) [10]. При этом разница между фактическим и условно естественным стоком на морском крае дельты р. Кубань до 1980-х гг. постепенно возрастала, а к XXI в. немного сократилась.
Заключение. Решение авторами уравнения водного баланса для дельты р. Кубань позволило количественно оценить основные его компоненты. Основу приходной части водного баланса дельты составляет сток воды р. Кубань (~70—75% за многолетний период наблюдений). Меньший и примерно одинаковый вклад дают атмосферные осадки и боковой приток в рукава и лиманы дельты (из-за пределов дельты). Примерно 60% расходной части водного баланса дельты приходится на сток воды по рукавам Кубань и Протока в Азовское море. Потери речного стока на испарение достигают ~25—30% расходной части водного баланса, и дельта относится к катего-
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Александров А.И., Есипов В.К., Аверкиев Ф.М. Материалы по описанию дельты р.Кубани и перспективы рыбо-хозяйственной мелиора ции ее // Тр. Азовско-Черномор-ской науч. рыбохоз. станции. Вып. 7. Ростов/н/Д, 1930.
2. Богучарсков В.Т., Иванов A.A. Дельта Кубани. Ростов / н/Д, 1979.
3. Бочков А.П., Иванова И.Б. Приток поверхностных вод в Азовское море и его возможные изменения // Тр. ГГИ. 1972. Вып. 200. С. 149—185.
4. Бронфман A.M., Хлебников Е.П. Азовское море. Основы реконструкции. Л., 1985.
рии "испаряющих" (Х<=), еще меньше приходится на результирующий водообмен лиманов с морем.
В современных условиях (на рубеже ХХ—ХХ1 вв.) средние годовые составляющие водного баланса дельты р. Кубань, по оценкам авторов статьи, приблизительно равны: 9^р = 13,1 км3; 9бок = 2,0; Х = 2,7;
= 0,4^0,6; = 3,8.3,9; 9^=0,02; ^ = 12,0; У9мп. = 1,9.2,5 км3. Уравнение современного водного баланса дельты почти полностью сбалансировано (некоторое завышение величины расходной части, по мнению авторов, связано с необоснованно высокими значениями средних годовых расходов воды на г/п Слободка и г/п Темрюк в 2003—2005 гг.), величина его приходной-расходной частей приблизительно составляет 17,8 км3/год, изменяясь от года к году.
Многолетние изменения величин составляющих водного баланса дельты р. Кубань, за исключением осадков и подземного стока, объясняются в равной мере изменчивостью климатических факторов формирования стока и хозяйственным освоением водных и земельных ресурсов в бассейне реки и дельте. Следствием этих изменений и воздействий стало уменьшение к 1986 г. стока воды р. Кубань и его повышение в последние 20 лет, увеличение бокового притока к дельте, уменьшение потерь речной воды по длине основных дельтовых рукавов и увеличение водного стока в их устьях и в целом нарастание величины речного стока от вершины к морскому краю дельты, небольшое сокращение потерь воды на испарение, положительный результирующий водообмен лиманов с морем.
Фактический приток кубанских вод в море составляет в настоящее время в среднем 14,3 км3/год. Он был бы еще как минимум на 3 км3/год больше, если бы не безвозвратный водозабор в бассейне реки. Однако она все же превышает экологически допустимый сток (ЭДС) воды р. Кубань в Азовское море (он равен 12,5 км3/год [11]), и тем более превышает экологически предельно допустимый сток воды (ПЭДС, который равен 11 км3/год [11]. В то же время сезонный сток воды в Азовское море и лиманы не соответствует экологическим условиям воспроизводства проходных и полупроходных рыб [11]. Причина этого кроется в уменьшении стока воды в весенне-летние месяцы (как выше ВД, так и в самой дельте).
5. Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. V. Азовское море. СПб., 1991.
6. Голубев B.C., Цыценко К.В., Левченко Т.П. Межгодовая изменчивость суммарного испарения в низовьях Волги и Кубани // Метеорология и гидрология. 1994. № 9. С. 64—72.
7. Государственный водный кадастр. Ресурсы поверч-ностных и подземных вод, их испльзование и качество. Л.— СПб., 1981—2006.
8. Дроздов В.Н. Водо- и солеобмен между Кубанскими лиманами и Азовским морем // Тр. ГОИН. 1965. Вып. 83. С. 272—289.
9. Иванов А.А. Зависимость кубанских лиманов // Тр. ГОИН. 1978. Вып. 139. С. 58—64.
10. Магри^кий Д.{., Иванов А.А. Оценка влияния водохозяйственных мероприятий на режим стока Нижней Куба -ни // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. Гео графия. 2003. № 5. С. 46—54.
11. Маиишов Т./., /аргояа Ю.М., Гердников С.5., Дже-нюк С.^. Закономерности экосистемных про цессов в Азовском море. М.; 2006.
12. Методы изучения и расчета водного баланса. Л.;
1981.
13. Михайлов 5.#. Устья рек России и сопредельных стран: прошлое, настоящее и будущее. М., 1997.
14. Лалеева С.5., Силов {./. Водные балансы дельт рек Днепра, Дона и Кубани и их изменения по д влиянием антропогенных факторов // Тр. ГОИН. 1981. Вып. 153. С. 40—48.
15. Леиросьян С./., Уебанов М.С. Суммарное испарение с водной поверхности Кубанских дельтовых лиманов // Тр. V Всесоюз. гидрол. съезда. Т. 8. Озера и водохранилища. Л., 1990. С. 169—174.
Кафедра гидрологии суши,
Кубанская устьевая гидрометеостанция (г. Темрюк)
16. Рекомендации по расчету испарения с поверхности суши. Л., 1976.
17. Силов {./. Гидрология устьев рек Азовского моря. М., 1989.
18. Силонов А.И. Гидрология устьевой области Кубани. М., 1958.
19. Современный и перспективный во дный и солевой баланс южных морей СССР // Тр. ГОИН. 1972. Вып. 108.
20. Указания по расчету испарения с поверхности водоемов. Л., 1969.
21. Указания по расчету испарения с поверхности суши. Валдай, 1970.
22. Хоре^кая А.С. Потери стока в дельте Кубани и их изменение под влиянием хозяйственной деятельности // Тр. ГГИ. 1977. Вып. 239. С. 78—99.
23. Уебанов М.С. Системный анализ водного и теплового режима дельтовых озер. Л., 1989.
24. Ьиклоланов ЖА. Антропогенные изменения водности рек. Л., 1979.
Поступила в редакцию 27.12.2007
D.V. Magritsky, A.A. Ivanov
WATER BALANCE OF THE KUBAN RIVER DELTA AND
ITS LONG-TERM FLUCTUATIONS
Mean annual water balance of the Kuban River delta has been evaluated. Its elements are as follows: atmospheric precipitation over the delta area, river inflow and input of return water to the delta, underground flow, total evaporation from different lands, water abstraction for use beyond the delta area, total flow through river channels to the sea and the resulting water exchange between the firths and the sea via delta arms. Elements of the deltaic water balance were calculated, as well as the loss of water within its area. Specific features and causes of their long-term fluctuations were analyzed. Total discharge of the Kuban River to the Azov Sea was analyzed and evaluated. The results were compared with already published data.
