o* +
6)
CN
о
vo 00
o* +
CO
m
Tf
ON
o*
+
CM
vo
VO 00 ON
o*
Расход воды в вершине0) дельты, м3/с
о о о о го
о о о
ЧО
о о о о
о о о Tt
о о о
00
о о о
гч
ГЧ
о о о
NO ГЧ
о о о о ro
о о о
VO
о о о о
1-Н
о о о -г
о о о00
о о о
(N
гч
о о о
N0
гч
о о о о
ГО
о о о
ЧО
о о о о
1-Н
о о о
Tf
о о о
00
о о о
CN
гч
о о о
NO
гч
о о о о го
о о о
VO
о о о о
1-HJ
о о о
Tf
о о о
00
о о о
CN CN
о о о
vo CN
Расход воды на МКД
1981 - 1989 |
| Центральная часть МУВ (V) |
ГЧ
-г
ЧО
чо
00
| Восточная часть МУВ (VI - XI) |
•
СО ГЧ
го
о
Tf
Tf Tf
г-
Tt
Оч -Г
| Все районы МУВ (I - XI) |
1
о
Tf
со ю
чо
ЧО
m г-
гч
00
00 00
оч
СП
-г тг
т, о"
о*
г(c)*
00
(c)*
00
(c)"
00
о*
00
о"
•
Tf,
со* со
Г-, ГЧ* ГО
чО, гч* со
чо Оч*
ГЧ
ю
чо* гч
о,
Tf* ГЧ
1
Г-, го*
ОЧ
ю,
Оч* 00
ЧО, in
00
00, Оч*
г-
-f
тг* г-
Оч* чо
О
со
3
00 Оч ГЧ
го
о
со
чО чо
щ о
Tf
о
1-Н
00
о
гч
г"
ГЧ ГЧ
•
о
Tf СО СО
о
00 ЧО
Tf
о
чо 00
m
о
Оч
Tf
ЧО
оо
ОЧ 00 чо
гч о гч г-
1
о г-го Оч
г-
ГЧ
ш
CN
гч
Tf
ш
ТГ
ЧО ш г-
со
Tf
со
ОЧ
г-
ГЧ Г~
о
ГЧ
Оч •
Г-Оч "-•*
х 2 ""г:
¦
м
СО
•о
чо
г-
¦
1
¦
ГЧ ГЧ
о го
00
го
го
Tf
¦
1
¦
00
го
¦
со
ЧО
1
1
1
¦
ЧО
о"
00
о*
ОЧ
о"
Оч
(c)*
ОЧ
о*
1
•
ТГ,
гч"
ГО
t-H
го
го
Оч*
гч
¦
1
1
-г
о*
ОЧ
¦
in
CN* 00
1
1
1
о
со
¦
со со
г" г-
чо
гч
ю чо
Г-Н
со
о
ГЧ
•
1
1
ГО ТГ СЧ со
чо го
-г
оч ю чо
го
о -г
ЧО
¦
•
1
00 го
о
Оч
I
гч ю
"f
-"
•
1
1
m
ЧО ОЧ
f-H
ЧО ОЧ
~ 2 *
ЧО ГЧ
со
"О
чо
00
ОЧ
о
1
ГЧ
Оч ГЧ
чо го
-f
ю -f
г--+1
00
го
m
го
ЧО
f-H
г-
оо г~
ЧО 00
о,
СП Tf
чо О*
00
(c)*
о.
о.
О,
о,
г-н
Оч
о"
¦
ЧО.
го
00
о* со
00, ОЧ* ГЧ
г", г-.*
ГЧ
СЧ
ш'
ГЧ
ГЧ,
со" гч
1
-f
о*
Оч
Tf
ЧО*
oo
о,
ГЧ*
00
го,
ЧО*
г~
Оч
о* г-
|-~*
чО
О
ЧО
о
Оч СЧ
00 со
ГЧ00
г-го
г-г~
Оч *-"
гч
г" •О гч
о
гч
1
чО
-г
со
•о о
со тг
00 ЧО го •о
оо
Оч
о
ЧО
г~ ю >п
ЧО
о ю
Оч
ЧО
1
ГЧ
f
о
Оч
о гч
t->п г--г
го
г-
чо
со
t
ТГ
00
ЧО го
о гч
о
ЧО
оч 1
ЧО
m
Оч
" S ^
х * О з
-Г
О CN
со
ю
чо
00
Оч
Оч
¦
ГЧ
Оч
гч
чо со
Г-Н
-f
-f •*•
ш -г
1
ОЧ ГО
ю
со
ЧО
г-
г-г~
гч
(c)v
Го"
Tf
ЧО
о"
00
о"
(c),
о.
о.
Оч
(c)*
Оч
(c)*
¦
о.
СО
о* со
ЧО, Оч* СЧ
г~*
ГЧ
Оч,
-f*
гч
со,
гч* гч
1
00,
о*
Оч
го
чо* 00
f-H
гч*
00
Г-,
ю* г-
ш,
ОЧ*
чо
ОЧ,
со* чо
.о
3
О ГЧ
гч
СО
CN 00
in го
го
г-
о гч
о
Tf
гч
о
ЧО
гч
•
00
оч о со
-г
ГЧ ТГ
со
ГЧ
со "о
Tf
in о
ЧО
ГЧ
г-
ТГ
чо
ОЧ
Оч чО
ЧО
1
гго
Оч
ОЧ
г~ о гч
со гг-
Tf
Оч
m
ЧО ЧО
f-H
чо
о
00
Оч
ЧО
Оч
Щ
m
ОЧ
щ
Оч
X 2
- 2 *
f
о гч
со
•о
чо
г-
Оч
о
¦
гч
00
гч
ЧО
го
Оч го
ГЧ
-t
ш ТГ
1
г~
го
Оч Tf
о чо
оо
ЧО
m г-
гч
о?
чо
о*
Tf
ЧО О*
00
(c)*
Оч
о*
ОЧ
о"
ОЧ
о*
Оч
о"
Оч
(c)*
•
(c)~ со
ЧО ОЧ* ГЧ
40,
оо* гч
го
ЧО*
гч
Tf*
гч
со гч* гч
1
Оч,
ЧО* 00
Г-,
гч* оо
со, 00*
г~
00,
гч* г-
00,
г~* ЧО
00,
со* чо
со
3
ОЧ ГЧ
г-
со
о
00
го
Оч
ЧО
00
о
ГЧ
гч
тг
ЧО
гч
1
Оч
-г
о го
со
Tf
тГ
-t
ЧО
го Оч
г~ •о
Оч
ю гч
ЧО
ОЧ
Оч чо чо
1
ОЧ 00 ЧО 00
00
ю
со
ОЧ
о f
-т
гч о
40
CN
со
ЧО г-
m •о
ОЧ
Зависимость от расходов б, в истоках основных систем водотоков
дельты
О) о о
ЧО Tf
о* +
со гч
СО 00
о" +
г-
ГО СО Оч
о* +
О)
Ш СО 00 Оч
О*
6)
о
ГЧ ГЧ
о о"
&
О)
о со оч о (c)* +
"Л
О) со о о о о* + cS
Tf
О О.
о"
6)
о
Tf
гч о о"
&
О)
СО
чо
о
(c)* + О)
ЧО
о о о о* +
со
CN
о о о* гО) о
ЧО
гч
о, (c)* +
О) со го
(c)*
+ о"
о о о о"
+
-Г*
О)
Оч
ГЧ
о о
о"
cS
ю
ГЧ
(c), о"
+
-4°
О)
ОЧ
оч о
о* + О)
Оч
о о о
о*
+
О)
ОЧ
гч о о
о*
1-
О)
г~ гч о о" +
6с оч
ОЧ
о
о*
+
О) го
о о о"
+
гч
О)
Г-Н
го о о о*
6)
Оч
г"
гч
о о* +
г-~ о
о" +
О)
Tf
о о
о*
+
СЧ со о о
о*
6)
00 ЧО ГЧ
О
о* +
2-
со о
(c)* +
О) ю
1-Н
о (c) (c)* +
гч
О)
со о о
о*
¦
О) о
00 ЧО Оч
о*
О) о
ЧО ОЧ.
о*
6
чо
-г
ОЧ 00
о*
S1
г>
о*
СЧ
О)
ЧО m
о*
г 1
О)
Tf
г> со
о*
1 сО) о
Tf
ГЧ
о о*
%
О)
со чО
ЧО,
о* + О)
го 00
-f
Оч
о* +
6)
Оч чо
о,
+ О)
го
о,
+
6S
го о г-
Оч
о*
гО) о ю
ГЧ
о, о*
-ъ
О)
го го
ЧО
о* +
•Л
OJ
00 чо гч
ОЧ,
о*
+
ТГ
-т
Tf
о,
+
О) о ю
о,
+
гч
О)
Оч 00
Оч,
о* гО) •о г> ГЧ
о о*
-t
о"
г* о
ЧО
о* +
б)
Оч
f-H f-H
ОЧ
о*
+
6)
оч 1-
ОЧ ОЧ
о
+
О) гч гч о о,
+
ю г-
ОЧ 00
о"
с~
О)
г-
ГЧ
о
о*
\
О) •+
Оч 00
in о* +
О)
ЧО
ОЧ 00,
о* +
6)
г~
ЧО чо Оч
о* + О)
00 ЧО 00 ОЧ,
о*
+
OJ гч
тГ
г~
о*
О)
ОЧ
г-
ГЧ
о
о*
\
О)
ЧО
гш, о* + О)
ЧО
чО 00,
о*
+
О)
го m
Tf
ОЧ
о* + О)
чо чо 00 Оч
о* +
-Г*
О) г>
тГ
m
о*
сО)
00 чо гч о, о*
\
О)
со
ЧО
ю
о*
+
ЧЛ1
О)
со со
о* +
6>1-го со Оч
о* +
О) "о го
00 ОЧ
о* +
гч
О) •о о
Tf
о*
Расход воды в вершине0' дельты, м3/с
о о о о
со
о о о
ЧО
о о о о
о о о
Tf f-H
о о о оо
о о о см гч
о о о
ЧО гч
о о о о со
о о о
ЧО
о о о о
о о о
Tf
о о о
00
о о о
ГЧ
гч
о о о
ЧО гч
(c) о о о
со
о о о
чо
о о о о
о о о
Tf
о о о
f-H
о о о
ГЧ
гч
о о о
чо гч
о о о о со
Расположенные на мелководном устьевом взморье каналы в значительной мере оказывают влияние на гидрологический режим и распределение водного стока по протокам и водоемам низовьев дельты и мелководного устьевого взморья. Об этом наглядно свидетельствуют данные наблюдений на Трехизбинском и Обжоровском каналах (табл. 2.15). До строительства Трехизбинского канала водный сток, поступающий по протоку Трехизбинка, распределялся по многочисленным протокам, ильменям и култукам. После сооружения канала в половодье через него стало проходить 43%, а в летне-осеннюю межень - около 91% поступающего стока. На примере Обжоровского канала хорошо прослеживается увеличение концентрации водного стока в канале по мере удаления от морского края дельты. Величина стока на 30-м километре Обжоровского канала значительно превышает суммарный сток двух протоков (Остовой и Обжорова), снабжающих водой канал, и в 3 - 4 раза больше стока, проходящего через створ, который расположен на 2-м километре того же канала.
Сооружение каналов-рыбоходов сконцентрировало сток р. Волги в тех водотоках дельты, продолжением которых являются каналы, и привело почти к полному отмиранию соседних каналам мелких и средних водотоков на морском крае дельты. Концентрация водного потока в каналах способствовала усилению процессов отмирания протоков, ильменей, култуков в низовьях дельты, а также обмелению и уменьшению проточности и усилению зарастаемости акватории мелководного взморья. В межень, при низком уровне моря, это привело к уменьшению стока на межканальных акваториях и скоростей стокового течения в них, ухудшению вентиляции речными водами, что привело к появлению слабопроточных районов. В протоках култучной зоны довольно активно происходили процессы сужения русел, размыв дна по стержню, формирование прирусловых кос. Кроме того, в протоках этой зоны в 1971 - 1975 гг. вдоль берегов образовались широкие полосы зарослей тростника, которые также способствовали сужению русла (банчины Дубная, Быстрая, Базовая и др.) [42].
Особенно значительна роль каналов в пропуске волжских вод через мелководное устьевое взморье р. Волги при низком уровне моря (ниже -28,5 м БС) в ледовый период (декабрь - март), когда лед существенно сокращает площадь живого сечения мелководного устьевого взморья и уменьшает скорость стокового течения на забровочных акваториях. В районах взморья с малыми глубинами лед ложится на грунт, почти полностью перекрывая движение волжских вод, вследствие чего резко увеличиваются скорости стокового течения в каналах и бороздинах взморья. В этот период обычно на морских участках каналов происходит размыв грунтов их ложа. После зарегулирования стока р. Волги (с 1956 г.) расходы воды, поступающей на мелководное устьевое взморье в ледовый период,
увеличились почти в 2 раза, что, соответственно, увеличило скорости стокового течения, особенно в каналах и бороздинах этой области.
Гидрологический режим каналов в значительной мере отличается от гидрологического режима водотоков дельты р. Волги. В половодье при подъеме уровня воды пропускная способность каналов из-за меньшего относительного увеличения глубин растет медленнее, чем пропускная способность мелководного устьевого взморья. С увеличением расходов воды и соответствующим повышением уровня на мелководном устьевом взморье происходит увеличение в 4 - 7 раз доли плоскостного стока речных вод вследствие растекания воды по забровочным акваториям, а относительная доля стока по каналам соответственно уменьшается. Превышение расходов воды в каналах в половодье над расходами в межень составляет не более 50 - 70% , в то время как в водотоках дельты - 400 - 500% [45]. Этим и объясняется, что суммарный сток волжских вод по каналам при уровне моря ниже отметки -28,0мБС составлял 25 -30% стока реки в межень, тогда как в половодье его доля уменьшалась до 10-15%.
Система каналы - межканальное пространство (МКП) не является стабильной [48]. В настоящий период наблюдается процесс перераспределения стока воды между каналами и межканальным пространством. От темпов и направленности этого процесса зависит гидрологическое и экологическое состояние мелководного устьевого взморья р. Волги в будущем, а также гидрографической сети нижней части дельты р. Волги. Мелководное устьевое взморье играет значительную роль в рыбном хозяйстве всего Каспийского моря, а каналы являются основными магистралями судоходства и миграции рыб, и поэтому современное состояние системы каналы - МКП и возможное перераспределение стока в данной системе нельзя не учитывать при рациональном использовании водных ресурсов устьевой области р. Волги.
По данным Астраханского отделения института Гидрорыбпроект в конце 70-х годов по руслам основных каналов-рыбоходов проходило 10-12% стока р.Волги, по Волго-Каспийскому каналу от 20% (в половодье) до 40% (в межень); остальное, 50 - 70% стока распределялось по межканальным пространствам. Суммарный среднегодовой расход воды магистральных каналов (без учета Волго-Каспийского канала) вблизи МКД увеличился с середины 60-х до середины 80-х годов в 2,6 раза, от 360 до 930 м3/с или от 4,8 до 12,5%. С учетом Волго-Каспийского канала сток каналов увеличился в 1,4 раза, от 2060 до 2900 м3/с или от 27,5 до 38,7%, достигнув в половодье 24% от общего стока [38]. Данные для каждого канала в разные фазы гидрологического режима вблизи МКД представлены в табл. 2.30.
Пропускная способность каналов уменьшается вниз по течению. Вблизи границы стоковых и стоково-дрейфовых течений сток воды по каналам составляет не более 13% от
общего стока в половодье и значительно уменьшается (практически до нуля) вблизи свала глубин. Это объясняется тем, что вследствие уменьшения уклонов водной поверхности, а значит и скоростей течения снижается интенсивность размыва. В результате уменьшается пропускная способность каналов. В то же время, вследствие увеличения морфометрических характеристик русла после повышения уровня моря пропускная способность каналов в островной части взморья больше проектной [44].
В 90-е годы в связи с повышением уровня моря наблюдалось дальнейшее перераспределение стока волжских вод между каналами и забровочными акваториями с увеличением доли стока последних. При повышении уровня моря выше отметки -26,5 м БС относительная доля стока р. Волги через мелководья взморья будет увеличиваться пропорционально увеличению живого сечения мелководного устьевого взморья, хотя скорости стокового течения здесь и в каналах будут уменьшаться.
С повышением уровня воды до отметок выше -28,0 м БС и увеличением глубин на мелководном устьевом взморье, в районе морского устьевого бара стали сильнее проявляться ветровые течения, особенно в поверхностных слоях воды, в которых вода из забровочной акватории может поступать в каналы, а из каналов - на забровочную акваторию (табл. 2.31).
2.5.2. Расчеты стока с использованием космической фотосъемки
Большое значение имеет возможность использовать дистанционную информацию для расчета скоростей течений и расхода воды в пределах мелководного устьевого взморья р. Волги [20]. Идея заключается в использовании известного выражения, связывающего среднюю скорость (v) и среднюю глубину потока (Н):
v = С4Ш м/с,
где/ - уклон водной поверхности, С - коэффициент сопротивления Шези.
Наибольшее сопротивление движению воды оказывают водные растения, занимающие всю толщу воды, наименьшее - стелящиеся по дну или по поверхности воды (сальвиния, чилим, валлиснерия). По данным И.А. Корнеева [64] величина коэффициента Шези С может быть определена по средней, сырой подводной биомассе М (кг/м2) растений (табл. 1.3) по следующей зависимости:
С
44/44
28/28
16/13
10/9
8/4
м
0,1
0,5
1,0
2,0
3,0 Поэтому важно уметь по космическим фотоснимкам определять вид преобладающей растительности или тип растительной ассоциации и их осредненную биомассу в зависимости от проективного покрытия и внешнего вида (фототона, цвета, текстуры). Дистанционное определение биомассы высшей водной растительности сопряжено с некоторыми проблемами. Первая из них состоит в том, что аэровизуальные наблюдения, аэрофотосъемка или фотографирование из космоса дают сведения, прежде всего, о проективном покрытии растительностью какого-то участка поверхности. Для жесткой растительности нужны коэффициенты, связывающие покрытие с подводной биомассой, тормозящей поток. Среди множества видов мягкой ВВР имеются такие, которые, покрывая всю поверхность водного зеркала или дна водотока, имеют сравнительно небольшое гидравлическое сопротивление. Эта сальвиния, образующая на поверхности воды сплошную пленку толщиной несколько сантиметров, чилим, водокрас с их тонкими стеблями и плавающими на поверхности листьями. Тонкие листья зарослей валлиснерии легко пригибаться потоком ко дну. Виды с развитой поверхностью, представители которых назывались выше, окажут при том же или меньшем проективном покрытии большее сопротивление потоку. Следует надеяться, что дальнейшее развитие методов интерпретации мультиспектральных снимков поверхности позволит решить задачу выделения сообществ с различными доминирующими видами и гидродинамическими параметрами. Наконец, третья проблема состоит в определении подводной мортмассы, наиболее заметно оказывающей влияние на поток в дельте в осенне-зимний период, а в зарослях тростника и позже.
Предложенная методика расчета [20] сводится к следующему.
1. По космическим фотоснимкам определяют необходимый район и проводят гидрологический разрез.2. На разрезе выделяют по космическим снимкам однородные типовые участки -струи, участки с одинаковыми типом и процентом покрытия растительностью.3. По найденным эмпирическим связям, построенным для отдельных полигонов по данным наземных обследований, определяют ориентировочно биомассу растительности в зависимости от времени года и вида изображения на фотоснимке.4. По эмпирически установленным связям между биомассой растительности и коэффициентом сопротивления определяют величину коэффициента сопротивления.5. Используют данные по средней глубине участков либо определяют их по данным дистанционного зондирования.6. По эмпирическим данным, полученным на полигонах, устанавливают величину типового уклона в зависимости от срока и места расположения участка.7. Рассчитывают средние скорости течения на участке по формуле Шези.8. Рассчитывают площади живого сечения участка.9. Рассчитывают расходы воды для участка.10. Аналогичным образом рассчитывают расходы воды для всех участков, суммируют полученные расходы и получают расход воды по створу.2.6. Сток наносов
Механический состав взвешенных наносов, поступающих на мелководное устьевое взморье с волжскими водами, следующий: 1) частицы размером 0,5 - 0,25 мм составляют 0,3%; 2) частицы 0,25 - 0,05 мм - около 25%; 3) частицы 0,05 - 0,01 мм - 38%; 4) частицы менее 0,01 мм - 36%. В половодье процентное содержание частиц размером 0,05-0,25 мм существенно увеличивается, достигая 90%.
Песчанистый материал выносится стоковым потоком на мелководное устьевое взморье преимущественно в половодье, причем в меньшем количестве, чем илистый. В межень на взморье выносятся в основном только илистые частицы.
Основная часть наиболее крупных наносов (песок, илистый песок) выпадает из стокового потока в устьях дельтовых водотоков, не имеющих продолжения на мелководном устьевом взморье в виде каналов. Вблизи морского края дельты в этом случае образуются из песка "микробары". По мере удаления от этих баров и уменьшения скорости стокового течения на дно осаждаются все более мелкие частицы, что создает некоторую зональность в отложении наносов.
В 50 - 70-е годы по мере уменьшения глубин при падении уровня моря и увеличения зарастаемости мелководного устьевого взморья в нем все больше и больше стало аккумулироваться мелких взвесей волжских вод. В 70-е годы в этой области уже аккумулировалось до 80% всех наносов, поступающих сюда с волжскими водами.
До зарегулирования норма стока взвешенных наносов составляла 15,3 млн. т; после ввода в действие Волгоградского водохранилища эта величина уменьшилась вдвое и стала равняться 7,6 млн. т [3]. С 1958- 1960 гг. начали происходить качественные изменения в процессе отложения взвесей волжской воды на мелководном устьевом взморье в сторону увеличения процентного содержания мелких фракций. Началось интенсивное образование илистых грунтов, в первую очередь в районе морского края дельты, активно зарастающего высшей водной растительностью.
С 1985 г., когда уровень поднялся выше отметки -28,0 м БС, глубины в морской части мелководного устьевого взморья стали увеличиваться. В результате этого на морском устьевом баре стало проявляться динамическое воздействие морских факторов (волнение, ветровые течения, усилились сгонно-нагонные колебания уровня воды), постепенно стала ликвидироваться донная растительность [44]. Вместе с этим из прибарового участка стали вымываться илистые фракции поверхностного грунта и выноситься в море. Чем выше поднимался уровень моря, тем больше становились глубины в морском районе мелководного устьевого взморья, и тем больше происходил смыв этих грунтов и увеличивались площади
этого смыва. Рядом с морским краем дельты, особенно в районах Бардынинского, Тишковского и Иголкинского каналов, процесс активного смыва поверхностных мелкозернистых грунтов отмечен не был.
Разный характер транспортировки наносов на мелководном устьевом взморье р. Волги объясняется его разделением приканаловыми островами и косами на отдельные участки. Перенос взвешенных и взмученных наносов на значительное расстояние в настоящее время сохраняется лишь на акватории открытой части взморья, лишенной густых зарослей высшей водной растительности. В остальной, более зарастающей части мелководного устьевого взморья накапливаются илисто-песчаные отложения. Растительность ограничивает дальность переноса наносов в вегетационный период.
В настоящей работе было подсчитано годовое распределение стока наносов на морском крае дельты по районам мелководного устьевого взморья р. Волги с 1950 по 1993 гг. (приложение D, Табл. D.1).
Влияние каналов на распределение твердого стока на мелководном устьевом взморье заключается в более интенсивном отложении вдоль их русел наносов, способствующих формированию здесь зарослей ежеголовника и других водных растений [50].
При трассировании каналов под углом к общему направлению течений на данном участке происходит взаимодействие вод канала и забровочной акватории (рис. 3.8). Такие участки каналов в гидравлическом отношении являются как бы участками взаимодействия руслового и пойменного потоков. В этом случае русловой поток тормозится вторгающимися в него массами воды межканального пространства. Это приводит к существенному увеличению сопротивления потока в канале и уменьшению скорости течения на 40% и более [44]. Дополнительное увеличение сопротивления происходит также в результате образования на границе потоков вихревых образований, снижающих скорость потока в канале на 8 - 10%. Именно на таких участках происходит значительная заносимость русел каналов в пределах островной части мелководного устьевого взморья р. Волги.
