Зимний режим рек криолитозоны

     Следует отметить, что многолетняя и сезонная мерзлота являются важнейшими природными факторами, определяющими зимний сток рек, поскольку их распределение по площади и глубине на рассматриваемой территории носит весьма разнообразный характер и оказывает существенное влияние на формирование, особенности скопления и циркуляцию подземных вод, питающих реки в зимний период. В частности, сплошное залегание многолетнемерзлых пород затрудняет подземное питание рек, поскольку, с одной стороны, является водоупором для надмерзлотных вод, а с другой препятствует выходу подземных вод из более глубоких водоносных горизонтов. Взаимосвязь между поверхностными и подземными водами здесь осуществляется лишь через сквозные талики.

     Исследуемый регион характеризуется чрезвычайно  сложными гидрогеологическими условиями, что обусловливается ее геолого-структурными и мерзлотными особенностями. Многолетнее и сезонное промерзание и протаивание горных пород оказывает существенное влияние на свойства гидрогеологических структур, которое выражается в следующем: водоносные структуры переходят в качественно новое состояние, становясь криогенными водоупорами, т.е. превращаются в специфические мерзлотно гидрогеологические структуры, многие из которых характерны только для мерзлой зоны. Это криогеологические массивы (КГМ), криогенные напорные бассейны (КНБ), криогеологические (КГБ) и криоартезианские бассейны (КАБ). Существование этих многолетних криогенных водоупоров обусловливает дифференциацию подземных вод на над-, меж- и подмерзлотные, уменьшает водоемкость гидрогеологических структур, затрудняет условия питания и разгрузки подземных вод, ухудшает их взаимосвязь с речными водами.

     При промерзании горных массивов происходит отжатие части подземных вод в подрусловые таликовые зоны, которое сопровождается формированием участков повышенной трещиноватости и обводненности. Установлено, что в условиях чрезмерной неоднородности гидрогеологических структур по площади и разрезу, обусловленной существованием многолетнемерзлых горных пород, отличительной чертой водоносных структур является их линейность, т. с. локализация подземных вод в таликовых зонах речных долин. В этом случае долина реки является элементарной гидрогеологической структурой, в пределах которой подземные воды накапливаются в летний период и расходуются зимний. Емкостные характеристики таких структур, или, иначе, их водообильность, определяются как мощностью аллювиальных отложений и степенью трещиноватости подстилающих пород, так и уклоном речной долины и ее размерами в плане (длиной и шириной).

Водный  режим рек в  зимний сезон 

     Зимний  сезон на реках криолитозоны является самым маловодным сезоном, поэтому наиболее напряженные ситуации с водоснабжением возникают именно в этот период года. Водный режим рек зимой характеризуется весьма длительной и устойчивой меженью, поскольку с ее наступлением происходит постепенное истощение запасов подземных вод, интенсивность которого определяется емкостными характеристиками водовмещающих пород и их регулирующей способностью. В этот период на большинстве рек режим речного стока характеризуется резким спадом расходов воды, а затем и полным его прекращением. Продолжительность истощения зимнего стока не велика и составляет на малых реках примерно четвертую часть, на средних реках - третью часть зимнего сезона. Поэтому водность зимней межени большинства рек региона очень мала, в 5 -10 раз меньше, чем летне-осенней межени. Особенно низкая водность наблюдается на реках сплошной криолитозоны. Согласно классификации Б.Д. Зайкова, на территории распространения многолетнемерзлых пород по характеру водного режима реки можно разделить на западносибирский, восточносибирский, дальневосточный и тянь-шанский типы. Для региона характерно смешанное питание рек, однако в пределах плато, равнин и низменностей преобладает снеговое питание, а в горах - дождевое и ледниковое. Роль подземных вод в питании рек из-за распространения многолетнемерзлых пород незначительна, хотя в горных районах, геологические структуры которых характеризуются большой трещиноватостью, а также в районах активного проявления карста она довольно существенна (до 10 - 40 %). В последние годы в результате лабораторных экспериментов установлено, что дополнительным источником зимнего питания рек зоны многолетней мерзлоты может быть водоотдача в период промерзания песков, слагающих таликовые участки в поймах долин. Однако в настоящее время данные этих экспериментов пока не подтверждены гидрометрическими измерениями.

     Реки  западносибирского типа характеризуются  относительно невысоким и растянутым весенним половодьем, повышенным летне-осенним стоком и низкой зимней меженью, что объясняется сезонной зарегулированностью стока болотными массивами и широким распространением озер. К этому типу относятся реки региона, расположенные в пределах территории Западной Сибири.

Водный  режим рек восточносибирского типа отличается высоким весенним половодьем и паводками в теплое время года. Наличие сплошной мерзлоты препятствует инфильтрации весенних талых вод и способствует их интенсивному поверхностному стоку, вследствие чего половодье и паводки проходят сравнительно быстро (1-2 месяца). В холодный период года отмечается устойчивая и продолжительная зимняя межень. В течение очень долгой и суровой зимы подземное питание малых и средних рек прекращается и реки промерзают и перемерзают на значительное время. К этому типу принадлежат реки, протекающие к востоку от Енисея до р. Лены и реки бассейна Амура.

     На  реках дальневосточного и тянь-шанского типа половодье растягивается на 2 - 4 месяца, что объясняется неодновременным таянием снегов, наледей и ледников на разных высотных поясах. Максимум половодья проходит обычно в конце июня - середине июля. Характерной особенностью водного режима рек является превышение максимальных расходов летних и осенних паводков над максимумами весеннего половодья, а также широкое распространение наледей и полыней в холодный период. Зимняя межень также продолжительная и маловодная, реки ежегодно перемерзают. Этот тип рек характерен для территории Дальнего Востока, Забайкалья и Камчатки.

     Таким образом, все реки региона, относящиеся  по классификации Б.Д. Зайкова к рекам западносибирского, восточносибирского, дальневосточного и тянь-шанского типа, характеризуются весьма низким стоком в период зимней межени. Промерзание и перемерзание рек является характерной особенностью водного режима рек зимой, причем наиболее распространены перемерзающие реки. Так, перемерзанию подвержены не только малые и средние реки, но и такие крупные как, Оленек, Яна, Индигирка, Колыма и др.

Устойчивый  зимний сток наблюдается обычно на больших реках или реках с аномальными условиями их формирования (тектонические разломы, повышенная криогенная трещиноватость пород, карст и др.). Эти реки расположены в основном в горных районах региона.

Заключение 

     Проблема  количественной оценки зимнего стока  рек криолитозоны сложна и многообразна. Ее сложность связана прежде всего  со слабой гидрологической и гидрогеологической изученность этой территории. До настоящего времени закономерности формирования подземных вод, питающих реки зимой, их взаимосвязь с речными водами изучены недостаточно полно. Критический  анализ существующих методов показал, что большинство расчетных схем не учитывают дискретность подземного стока во времени и по площади  речного бассейна, поэтому базируются на использована интегрального показателя условий формирования стока рек  и их связи с дренируемыми водоносными  горизонтами - площади водосбора. Недостаток расчетных схем усугубляется также  многозначностью и неопределенностью понятий "промерзание". Все это осложняет гидрологические исследование и затрудняет разработку практических рекомендаций по расчету стока, в частности по расчету зимнего стока малых и средних рек е данном регионе.

     К настоящему времени накоплен сравнительно большой объем исходной гидрометеорологической информации о зимнем стоке рек  криолитозоны. Его обобщение и  анализ позволяют уточнить существующие представления о формировании и  закономерностях изменения зимнего  стока рек региона и на этой основе разработать новые методы его расчета при отсутствии данных гидрометрических наблюдений.

     Вопросы изучения условий формирования и  закономерностей изменения зимнего  стока весьма сложные, поэтому выполненные  разработки по количественной его оценке еще не могут претендовать на очень  высокую точность, хотя базируются на современных методах гидрологического анализа.

     Список  литературы 

1. Михайлов  В. Н. , Добровольский А. Д. Общая гидрология. М. Высш. шк., 1991. 368 с.
2. Общая гидрология (гидрология суши). Б. Б. Богословский, А. А. Самохин, К. Е. Иванов, Д.П. Соколов Л. А. Гидрометеоиздат, 1984. 422 с.
3. Салтанкин В. П., Шарапов В. А. Водохранилища. М. Мысль, 1987. 352 с.
4. Чеботарев А. И. Общая гидрология. Л. Гидрометеоиздат, 1975. 544 с.
5. Шварцев С.Л.Микроэлементы в водах Средней Оби и ее крупных притоков //Обской вестник.-2006.-М 2.
6. Аржакова С.К. Зимний сток рек криолитозоны России: Монография. - СПб.; РГГМУ, 2001.-209с.