Весне дорогу! Совсем скоро все реки вырвутся из ледового плена и начнется зрелищное явление, посмотреть на которое на городскую набережную стекается весь город, – ледоход. А пока мы все с замиранием сердца ждем этот знаменательный треск, который положит начало уже не календарной весне, «ЗН» по случаю Дня рек, отмечаемого в России 14 марта, пообщалась со Светланой Юрьевной Самойловой, к. г. н., доцентом кафедры природопользования и геоэкологии АлтГУ, старшим научным сотрудником лаборатории гидрологии и геоинформатики ИВЭП СО РАН.
– В Алтайском крае около 17 000 рек. Из них более 16 тысяч – это малые реки длиной менее 10 километров: временные водотоки, ручейки и прочие. Вообще, если говорить о классификации рек, какие они бывают, то их принято оценивать не по длине, а по площади водосборного бассейна. Водосбор реки, иначе говоря, речной бассейн – это часть земной поверхности, а также толща почв и горных пород, откуда вода поступает в реку. Так вот, по площади бассейна реки делятся на малые, с площадью водосбора до 2000 квадратных километров, средние – от 2000 до 50 000 и большие (так в ГОСТе) – более 50 000 квадратных километров. Как правило, бассейны больших рек располагаются в нескольких физико-географических зонах, соответственно, их водный режим формируется в каждой из этих зон, и он нетипичен для каждой зоны по отдельности. То есть он как бы наследуется от каждой физико-географической зоны. Режим средних рек формируется зональными факторами, то есть он типичен для рек этой физико-географической зоны. А если говорить о малых реках, то тут уже большую роль играют именно местные факторы.
– Самая крупная река в Алтайском крае – Обь…
– Да, на территории Алтайского края ее длина составляет почти 500 километров, а площадь водосборного бассейна до створа в городе Камне-на-Оби – 216 000 квадратных километров. Большая! Если общую длину реки смотреть, то с притоком Иртыш – 5 410 километров. Это самая длинная река в Российской Федерации и шестая в мире по длине, но по водности, то есть расходу воды, она уступает Енисею и Лене. В чем ее основная особенность? Обь – равнинная река, которая образуется слиянием Бии и Катуни, а они, в свою очередь, реки горные, поэтому Обь имеет черты водного режима и горной реки тоже. Именно поэтому половодье у нее растянутое во времени, идет в две волны.
– Что такое водный режим реки? Из чего он состоит?
– Как говорил Александр Иванович Воейков, наш известный климатолог: реки – продукт климата. Существует такое понятие, как «гидрологический режим»: закономерно повторяющиеся изменения состояния водного объекта, обусловленные физико-географическими факторами, и в первую очередь климатическими условиями. А вот непосредственно изменение водности реки в течение какого-то периода принято называть водным режимом. Водный режим рек в Алтайском крае очень разнообразен, потому что у нас тут присутствуют и равнины и горы: физико-климатические условия неоднородны. Водный режим на равнине и в горах достаточно сильно отличается. Несмотря на то, что на территории Алтайского края водный режим рек довольно разнообразен, он все же имеет некоторые схожие черты: в году четко выделяются три фазы, а именно половодье, летне-осенняя и зимняя межень. Межень характеризуется низкой водностью, возникающей из-за резкого уменьшения притока воды в водный объект, а половодье, напротив, наибольшей в году водностью. И вызывается оно главным источником питания реки: на равнинных реках – снеготаянием, на горных – таянием снега и ледников. Начинается половодье обычно в конце марта – первой половине апреля, а вот сроки его окончания, как и сама продолжительность, существенно отличаются. Так, у крупных горных рек, водосборы которых расположены в нескольких высотных зонах, за счет неравномерного таяния снега и дождевых паводков летом окончание половодья наблюдается в июле-августе (Чарыш, Бия). На реке Катуни, значительную часть водосбора которой занимают высокогорья с современными оледенением, половодье обычно заканчивается в сентябре. У Оби половодье растянуто во времени и часто проходит, как я уже говорила, в две волны: сначала вследствие таяния снега на равнине и в предгорьях, затем – в горах. Окончание же половодья на Оби наблюдается в июле.
– Почему реки могут мельчать или пересыхать и ждет ли такое изменение рек в Алтайском крае?
– Реки, как мы помним, – продукт климата. Соответственно, все изменения климата, которые мы наблюдаем, влияют на водный режим рек. Например, потепление, о котором много говорят в последнее время, и связанное с ним изменение количества осадков (как в большую, так и в меньшую сторону) оказывают сильное влияние на режим рек. Антропогенная деятельность в бассейнах рек – вырубка лесов, распашка территорий прибрежной зоны, строительство мостов, мелиорация и так далее – тоже оказывает серьезное влияние на гидрологический режим, но это касается в основном малых рек. В масштабах больших и средних на первый план выходят климатические факторы. Бывает такое, что исследования двух соседних водосборов показывают: в одном из них сток вырос, а в другом несколько снизился. На реке Оби период наблюдений составляет уже порядка 100 лет. Если говорить о среднегодовом стоке, то он практически не изменился за это время. Но это касается годового стока, а вот внутри года изменения достаточно существенные. В чем они проявляются? Зимний период сокращается, происходит уменьшение глубины промерзания грунтов из-за роста температур. Больше осадков уходит в подземное питание рек, в сток зимней межени, а доля талого стока в половодье, наоборот, снижается. Происходит некоторое сглаживание фаз водного режима, и такое явление наблюдается не только в Алтайском крае. Это характерно для большинства рек с преимущественно снеговым питанием. В европейской части России эти изменения настолько существенны, что некоторые реки и вовсе поменяли тип своего водного режима. Но у нас в крае тип водного режима остался прежним, только разница между многоводной и маловодными фазами несколько сгладилась.
– Выходит, что снижение стока воды в половодье снизит и пагубные для человека наводнения?
– Не совсем, здесь есть важный нюанс. В связи с изменениями климата участились экстремальные метеорологические события, в частности дождевые паводки. Практически все крупные наводнения, которые наблюдались в последнее десятилетие: наводнение на Дальнем Востоке в 2013 году, на Алтае (досталось и краю, и республике) в 2014 году, тогда еще были затронуты и Хакасия, и Тыва, наводнение в Тулуне Иркутской области – все это были именно дождевые паводки.
– Но ученые ведь могут предсказать, что начнется паводок, и принять меры?
– Половодье предсказывается в среднесрочной перспективе достаточно хорошо. Допустим, если мы сможем грамотно оценить снегозапасы на водосборном бассейне, а это основной источник питания реки, то сможем и предсказать, какой объем воды поступит в речную сеть. Вопрос только в том, как он поступит, насколько быстро будет таять снег, в каком объеме выпадут дождевые осадки. Если все это быстро попадет в реки, то ситуация окажется чревата возникновением наводнения. Но, так или иначе, объем половодья и его максимальные уровни мы можем достаточно точно предсказать. Что касается дождевых паводков, то заблаговременность более-менее достоверного прогноза – неделя. Сами метеорологи говорят, что очень сложно составить прогноз погоды с большей заблаговременностью. Если температуры предсказываются достаточно неплохо, потому что распределение температур по территории плюс-минус однородное, то с осадками дела обстоят сложнее. Замечали ведь, что иногда в одной части Барнаула идет дождь, а в другой – ни капли?
Целый раздел науки гидрологии посвящен как раз-таки прогнозам, он так и называется: гидрологические прогнозы. Существует большое разнообразие методов прогнозов, начиная от физико-статистических, разработанных еще в прошлом веке, и заканчивая пространственно-распределенными математическими моделями и методами искусственного интеллекта. Выбор методики зависит от цели прогноза, то есть характеристики, которую необходимо оценить, а также заблаговременности прогноза. Такими прогнозами занимается Росгидромет, исходя из информации по наблюдениям на гидрометеорологических станциях и гидрологических постах. Кроме того, используются картографические данные, цифровые модели рельефа, спутниковые данные и так далее.
– Может ли река однажды стать озером?
– Немного сместим акцент: река может формировать озера. Как это происходит? Река меандрирует, постоянно меняет свое русло, некоторые участки русла могут «отмирать». Это может быть основное русло или его рукава. Такие участки, где раньше было речное русло, называются старицы. В период половодья, когда уровень воды поднимается, они могут сообщаться с основным руслом, но большую часть времени они представляют собой обособленные водоемы с характерной морфологией: у них вытянутая, изогнутая форма и их хорошо видно на спутниковых снимках. Например, правый берег Оби в стороне Новоалтайска весь в таких озерах-старицах. Так мы видим, как русло реки на протяжении времени менялось.
– Что влияет на качественные признаки воды в реке?
– В первую очередь химический состав воды – ее минерализация, соленость, величина рН, растворенные в воде биогенные и органические вещества, содержание взвешенных частиц. Особую роль играют загрязняющие вещества, поступающие в реки со сточными водами и с площадных источников на территории водосбора, – так называемое диффузное загрязнение. Это ядохимикаты, удобрения, нефтепродукты, тяжелые металлы (ртуть, свинец и др.), радиоактивные вещества. Большинство загрязнителей имеют антропогенное происхождение, но бывают и природные источники загрязнения, обусловленные естественным геохимическим фоном территории. Все эти особенности объединяет такое понятие, как качество воды, то есть пригодность воды для конкретного вида водопользования. Для хозяйственно-бытовых целей, питьевого водоснабжения, для рекреационных целей эти нормативы будут разные. Для рыбохозяйственных целей нормативы качества воды наиболее строгие. Отсюда же и запрет на купание в некоторых водоемах, когда показатели качества воды не соответствуют требованиям, установленным для конкретного вида водопользования.
«Речной» бриз
Чем горные реки отличаются от равнинных рек? Они отличаются по всем ключевым параметрам: особенностями водного режима, уклонами, скоростью течения, крупностью наносов и температурой воды.
Почему у рек разная скорость течения? Скорость течения зависит от уклона реки, который, в свою очередь, зависит от рельефа местности. Чем больше уклон, тем быстрее течение. Это чистая физика!
Почему на горных реках мы часто встречаем пороги? Протекая в горной местности, река постепенно вырабатывает продольный профиль, как бы сглаживая его. Этот процесс называется речной эрозией. Скорость разрушения горных пород может быть различной, за счет этого одни участки русла размываются быстрее, а другие – медленнее, так и появляются пороги. Кроме того, наличие порогов может свидетельствовать о том, что на данной территории наблюдаются современные тектонические движения.
Анна ЗАГОРУЙКО
Фото Дмитрия ГЕРАЙКИНА
