Статья: Структурно-гидрографический подход к определению экстремально высокого стока

Таблица 2

Структурно-гидрографические параметры динамической модели речной системы р. Баргузин

Такая речная система также имеет VII порядок по схеме Хортона - Стра- лера и относится к классу больших [Корытный, 1980]. Невысокая магнитуда 4888 водотоков 1-го порядка достаточно большой протяженности говорит о переходных к неблагоприятным условиях стокоформирования в верховье бассейна. Максимальная высота водосбора составляет 2797 м и приурочена к Бар- гузинскому хребту, где находятся истоки правобережных притоков.

Здесь склоны хребта скалистые, изрезаны множеством ущелий и падей, реки и поверхность водосбора имеют довольно высокий уклон. На отдельных участках наблюдаются каменистые осыпи, в устьях небольших притоков встречаются конусы выноса, представляющие собой нагромождения валунов и гальки [Речные системы Дальнего ... , 2015], отмечаются потери стока.

Наибольшие площадь, суммарную длину, уклоны и высоты имеют водно-эрозионные элементы 1-го порядка, средняя их протяженность составляет около 1,5 км. Такие же показатели отмечаются у водотоков 2-го порядка. Описанные условия будут благоприятными для формирования и быстрого поступления максимального стока в русловую сеть.

Следует отметить существенные различия полученных параметров при сравнении результатов по топографическим картам (статическая модель) и автоматизированной обработки (динамическая модель) (табл. 3). Порядок по классификации Шрива (магнитуда) в динамической модели русловой сети по совокупности линий тока (тальвегов) на поверхности бассейнов без учета озер и болот во много раз превосходит магнитуду статической модели речной сети.

Таблица 3

Сравнение порядкового состава и суммарной энтропии статической и динамической моделей речной системы р. Баргузин в замыкающем створе с. Баргузин

Если рассматривать речные системы динамической модели с учетом всей гидрографической сети, то количество элементарных водотоков будет близким к количеству в статической. На этом основании определена важность используемого масштаба карт для исследования структуры русловой или речной сети для задач структурной гидрографии.

Для динамической модели русловой сети бассейна р. Баргузин рассчитан гидроморфологический коэффициент (ГМК) с учетом суммарной протяженности водно-эрозионной сети (табл. 4), характеризующий относительный (или условный) возраст речной системы (стадию развития) и обусловленный водоносностью речной системы в различные периоды. Удельные характеристики русловой сети выступают как индикаторы экстремально возможного (исторического) стока.

Таблица 4

Удельные характеристики динамической модели русловой сети бассейна р. Баргузин

Исходя из индикационных свойств ГМК, выделены стадии развития суббассейнов бассейна оз. Байкал [Гидроклиматические исследования Байкальской ... , 2013]. Бассейн р. Баргузин относится к зрелой стадии развития, что также подтверждается коэффициентом бифуркации (см. табл. 4). Сравнительно невысокое значение коэффициента показывает, что долина реки находится в стадии зрелости, которая связана с расширением долины за счет усиления боковой эрозии и формированием поймы. Продольный профиль становится выровненным и стремится приблизиться к базису эрозии. Небольшая расчлененность рельефа элементарной русловой сети указывает на слабые условия формирования стока, благоприятные условия его транзита и аккумуляцию в устьевой области. Высокое значение коэффициента эрозионного расчленения, начиная с элементов 2-го порядка, достигается за счет изрезанности бортов долины в правой части бассейна и множества фуркаций гидрографической сети в его левой части.

Продолжительность развития современной речной системы и величины транзита стока по ней оценивается объемами водосборного бассейна.

Объем речного бассейна «по экстремумам» (табл. 5) наиболее точно отображает полный эрозионный врез и относительный возраст бассейна. Таким образом, речная система р. Баргузин выработала около 46 тыс. км3 горных пород, не достигнув стадии древности.

Таблица 5

Оценка объема речного бассейна р. Баргузин «по экстремумам»

Оценка объема речного бассейна «по средним» (табл. 6) в меру точности ЦМР отображает современный объем горных пород, возвышающихся над уровнем ближайших тальвегов, который может быть применим для оценки современного объема зоны активного водообмена.

Таблица 6

Оценка объема речного бассейна р. Баргузин «по средним»

Таблица 7

Расчет максимально возможного стока в бассейне р. Баргузин

Примечание: 2ср и 2„х набл - средний многолетний и максимально наблюденный расход воды [Кичигина, 2001], м3/с; Мэнт - суммарная энтропия, бит; Мстр - структурный модуль, м3/(с^бит) [Речные системы Дальнего ... , 2015].

Для речной системы Баргузина по динамической модели рассчитан максимально возможный (экстремальный) сток (табл. 7) с пространственной интерполяцией максимально наблюденного расхода воды стандартной сети наблюдений. Следует отметить, что рассматривается максимальный сток в период открытого русла. Так, в 1936 г. максимальный сток половодья составил 1100 м3/с и соответствовал 1 % обеспеченности, а максимальный паво- дочный сток наблюдался в 1938 г. и составил 856 м3/с, что соответствовало 2 % обеспеченности [Ресурсы поверхностных вод ... , 1973]. Рассчитанный максимальный сток имеет очень редкую обеспеченность (менее 0,01 %).

Таким образом, для р. Баргузин у с. Баргузин с суммарной протяженностью русловой сети 13 791 км и объемом современной зоны активного водообмена 4,3 км3 рассчитан максимально возможный сток - 2354 м3/с, слой стока при этом будет равен 3,5 м. Максимальная приточность в оз. Байкал составит 2577 м3/с. Такой сток, являясь катастрофическим, повлечет за собой стихийные бедствия, что в конечном итоге приведет к полной перестройке гидросети.

Заключение

В условиях недостаточно плотной и репрезентативной современной сети гидрологических наблюдений применение индикационных методов для выявления закономерностей строения речных систем, а также для оценки водных ресурсов является актуальным как в практических целях, так и в фундаментальном аспекте исследований земной поверхности. Русловая сеть, являясь результатом исторического развития своего бассейна, несет региональные черты. На основе структурно-гидрографических характеристик динамической модели гидросети в бассейне р. Баргузин выявлены региональные особенности структуры его русловой сети и закономерности распределения стока. На стадии зрелости речной сети происходит ухудшение условий формирования стока в верховьях. Прогнозные значения экстремального максимально возможного стока, который может вместить тело русловой сети, значительно превышают наблюденные, обеспеченность таких величин составляет не более 0,01 %. Обладая высокими уклонами водосборного бассейна и водной поверхности притоков в верхней и средней его части, максимальный рассчитанный сток такой величины мгновенно стечет в коренное русло. Пространственная дифференциация удельных характеристик в бассейне р. Баргузин обусловлена различиями во времени установления современного речного стока с его водосбора в целом и, в частности, стадией развития отдельных звеньев речной системы. Оценка объемов речного бассейна р. Баргузин определяет особенности транзита максимального стока русловой сетью в различных геологических условиях бассейна при экстремальном увлажнении.

Список литературы

Алексеев Н. А. Стихийные явления в природе: проявление, эффективность защиты. М. : Мысль, 1988. 254 с.

Афанасьев А. Н. Водные ресурсы и водный баланс бассейна озера Байкал. Новосибирск : Наука, 1976. 238 с.

Гидроклиматические исследования Байкальской природной территории / под ред. Л. М. Корытного. Новосибирск : ГЕО, 2013. 186 с.

Кичигина Н. В. Наводнения и максимальный сток юга Восточной Сибири: географический и статистический анализ : автореф. ... канд. геогр. наук. Иркутск, 2001. 27 с.

Корытный Л. М. Гидрографические характеристики строения речных систем Верхнего Енисея // Климат и воды Сибири. Новосибирск, 1980. С. 160-175.

Ресурсы поверхностных вод СССР. Л. : Гидрометеоиздат, 1973. Т. 16, вып. 3. 400 с. Речные системы Дальнего Востока России: четверть века исследований / Б. И. Гарцман [и др.]. Владивосток : Дальнаука, 2015. 492 с.

References

Alekseev N.A. Stikhiinye yavleniya v prirode: proyavlenie, effektivnost zashchity [Natural Phenomena in Nature: the Manifestation, the Effectiveness of Protection]. Moscow, Myisl Publ., 1988, 254 p. (in Russian)

Afanasiev A.N. Vodnye resursy i vodnyi balans basseina ozera Baikal [Water Resources and Water Balance of the Lake Baikal Basin]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1976, 238 p. (in Russian)

Korytnyi L.M. (ed.). Gidroklimaticheskie issledovaniya Baikalskoi prirodnoi territorii [Hy- droclimatic studies of the Baikal natural territory]. Novosibirsk, GEO Publ., 2013, 186 p. (in Russian)

Kichigina N.V. Navodneniya i maksimalnyi stok yuga Vostochnoi Sibiri: geograficheskii i statisticheskii analiz. Avtoref. dis. ... kand. geogr. nauk [Floods and the Maximum run-off of the South of Eastern Siberia: Geographical and Statistical Analysis. Cand. sci. diss. abstr.]. Irkutsk, 2001, 27 p. (in Russian)

Korytnyj L.M. Gidrograficheskie kharakteristiki stroeniya rechnykh sistem Verkhnego Eni- seya [Hydrographical characteristics of the structure of the river systems of the Upper Yenisei]. Klimat i vody Sibiri [Climate and Waters of Siberia]. Novosibirsk, Nauka Publ., 1980, pp. 160-175. (in Russian)

Resursypoverkhnostnykh vodSSSR [Resources of surface waters of the USSR]. Vol. 16, Issue 3. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 1973, 400 p. (in Russian)

Garcman B.I. et al. Rechnye sistemy Dalnego Vostoka Rossii: chetvert veka issledovanii [River Systems of the Russian Far East: a Quarter Century of Research]. Vladivostok, Dalnauka Publ., 2015, 492 p. (in Russian)