Львович М.И. Мировые водные ресурсы и их будущее

Подождите немного. Документ загружается.

В болгарском секторе Балкан приблизительно Уз территории

занимают ropbi, а

/з — межгорные котловины, предгорья, холмы

и низменности. Обстоятельное изучение водного баланса Балкан

проводилось при совместных советско-болгарских исследованиях

во второй половине 50-х годов («География на България», 1966).

Автор этих строк, участвуя в указанных исследованиях, на осно-

вании высотных зависимостей сезонного стока установил сферы

климатических влияний на водный режим рек Болгарии. Среди-

земноморские климатические влияния распространяются на юг

страны, причем это выражается в преобладании зимнего стока

на реках со средней высотой речных бассейнов до 1000 м.

На больших высотах значительное количество зимних осадков,

характерных для Средиземноморья, ^выпадает в виде снега,

поэтому преобладает весенний сток. Для зоны континентальных

влияний характерно устойчивое преобладание весеннего стока

при диапазоне высот до 2200 м. На больших высотах таяние

снега происходит летом, поэтому превалирует летний сток.

Малый летний сток объясняется не столько тем, что в течение

этого сезона выпадает намного меньше осадков, а главным

образом тем, что в это время года увеличивается расходование

воды на испарение. Но на высотах более 1200 м преобладание

весеннего стока связано также с таянием снежного покрова.

На основании высотных структурных зависимостей водного

баланса (см. рис. 19 на стр. 107) выделены два типа водного

баланса Болгарии. Первый тип водного режима относится к

Стара-Планине, Пирину, Восточным Родопам и Страндже. Этот

преимущественно горный и полугорный тип баланса характерен

для хорошо увлажненных районов. Он отличается относительно

более низким валовым увлажнением территории и испарением

при большем полном и подземном стоке. Для такого водного

баланса, характеризуемого также повышенным поверхностным

стоком, типичны высокие паводки и интенсивная эрозия.

Второй тип водного баланса отличается относительно боль-

шими значениями валового увлажнения и испарения, что явля-

ется следствием высокой инфильтрационной способности почвы.

Он типичен для Фракийской низменности, Дунайской холмистой

равнины и для некоторых западных котловин, включая Софий-

скую и Ихтиманскую, а также для лесистых Западных Родоп.

Второй тип водного баланса более благоприятен для использова-

ния водных ресурсов. Почвы усваивают больше осадков, поэтому

паводки здесь более умеренны, ресурсы почвенной влаги способ-

ствуют плодородию почв, эрозионные процессы ослаблены. Этот

пример лишний раз свидетельствует о том, что метод водного

баланса позволяет раскрыть некоторые гидрологические законо-

мерности и особенности, которые нельзя обнаружить другими

способами.

На Кавказе, который принадлежит к числу наиболее изучен-

ных в гидрологическом отношении горных сооружений, исследо-

вания стока и других элементов водного баланса позволили не

только получить весьма детальные воднобалансовые карты, име-

ющие большое практическое значение, но и раскрыть некоторые

закономерности, необходимые для познания теории гидрологи-

ческих процессов в горах. На основании 79 зависимостей стока

от высоты в разных районах (Владимиров, 1962; Владимиров и

Гвахария, 1964) установлена общая для Кавказа закономер-

ность — уменьшение речного стока на одних и тех же высотах с

запада на восток. Эта закономерность ярко выражена на север-

ном склоне Большого Кавказа, где, следуя от бассейна Лабы

до бассейна Самура, речной сток уменьшается: на высоте

1000 м — более чем в 4 раза, а на высоте 2000 м — в 6 с лиш-

ним раз. На южном склоне картина более сложна: сток увели-

чивается с запада на восток (до зоны наибольшего оледенения)

почти в 10 раз на высоте 1000 м и в 5 раз — на высоте 2000 м

и выше. Восточнее зоны наибольшего оледенения сток для соот-

ветствующих высот столь же резко уменьшается. На юго-западе

Кавказа, в пределах Аджаро^-Имеретинского хребта, по мере

удаления от Черного моря речной сток очень резко уменьшается,

причем в его восточной части максимум стока (1300 мм) наблю-

дается на высоте около 1500—1700 м, а выше он уменьшается.

В верхнем течении Куры на Триалетском хребте, находящемся

в еще более континентальных условиях, сток в десятки раз мень-

ше, чем на Аджаро-Имеретинском. Еще больше он уменьшается

к востоку. В Талышских горах влияние засушливости Прикаспия

сказывается на уровне моря, где сток падает до нуля, и на

наибольших высотах, где его величина не превышает 50 мм, а

на северо-восточном склоне, обращенном к Каспию, в пределах

высот около 500—900 м, полный речной сток превышает 500 мм.

В этом поясе происходит конденсация влаги, испарившейся с

Каспийского моря.

Наибольшие градиенты стока на северном склоне Большого

Кавказа характерны для пояса в пределах приблизительно

2000—3000 м. В этом поясе на западе сток увеличивается на

100—125 мм на каждые 100 м высоты, а на востоке — на

50—60 мм. Выше этого пояса градиенты стока уменьшаются.

На западе и востоке южного склона наибольшие градиенты сто-

ка (порядка 50—100 мм на 100 м высоты), как и на северном,

наблюдаются в пределах пояса 2000—3000 м. Но в центральной

части Кавказа пояс наибольших градиентов стока перемещается

вниз. Так, в бассейне Хоби в пределах 1000 м над уровнем моря

градиенты достигают почти 200 мм на каждые 100 м высоты.

Выше 1000 м градиенты значительно меньше, а на высотах более

2500 м они уменьшаются до 35 мм на каждые 100 м.

Имеющиеся фактические данные по речному стоку Большого

Кавказа, как правило, относятся к бассейнам со средней взве-

шенной высотой до 3000 м, в отдельных случаях — до 4000 м.

В пределах этих высот на Большом Кавказе сток увеличивается

с высотой, и характерных случаев уменьшения стока с высотой

не обнаружено. Такое уменьшение весьма возможно на высотах

более 4000 м, главным образом в пределах нивального пояса.

Практически это может относиться к небольшой по площади час-

ти Большого Кавказа. Явление уменьшения стока с высотой

более характерно для приморских частей Малого Кавказа.

Интересны результаты исследования, проведенного аспиран-

том автора Р. М. Кашкай (1966, 1973) для Большого Кавказа

в пределах Азербайджана. Имеющиеся данные по южному скло-

ну Большого Кавказа позволили проследить распределение эле-

ментов одного баланса только до высоты 2000 м, а для северно-

го— до высоты 2800 м. Тем не менее и такой неполный материал

позволяет уловить некоторые закономерности высотной пояснос-

ти элементов водного баланса. Основные из них в восточной

части Большого Кавказа следующие. Градиенты осадков с вы-

сотой несколько уменьшаются, о полном стоке в связи с высотой

мы говорили выше. Чрезвычайно интересно, что подземный сток,

так же как и остальные элементы водного баланса, подчиняется

закономерностям высотной поясности. Это же относится и к ко-

эффициентам питания рек подземными водами, что лишний раз

подтверждает вывод о том, что лишь исключительные отклонения

геологического строения и литологии могут нарушить закономер-

ности широтной зональности и высотной поясности подземного

стока в реки. Испарение достигает наибольших значений на юж-

ном склоне — 680 мм на высоте 850 м, а на северо-восточном —

400 мм на высоте около 1100—1200 м. Ниже пояса наибольшего

испарения оно уменьшается в основном в связи со снижением

атмосферных осадков (больше нечему испаряться), а выше этого

пояса испарение уменьшается из-за недостатка тепла. Впро-

чем, влияние метеорологических факторов на испарение не про-

является в чистом виде, так как оно одновременно зависит и от

инфильтрационной и водоудерживающей способности почвы.

Максимум валового увлажнения территории (800 мм на южном

склоне и 400 мм на северо-восточном) приурочен к несколько

большим высотам, чем максимум испарения, в основном к лес-

ному поясу, что является отражением гидрологических свойств

почвенного покрова.

На рис. 28 приведены полученные Р. М. Кашкай зависимости

подземного стока и испарения от валового увлажнения террито-

рии, характеризующие закономерности высотной поясности вод-

ного баланса. Это свидетельствует о том, что принципиальный

подход к анализу географических закономерностей водного ба-

ланса для условий широтной зональности и высотной поясности

имеет много общих черт.

Первую карту подземного стока Кавказа составила

Н. Н. Дрейер (1966, «Водный баланс СССР..:», 1969), использо-

вав для этой цели полученные ею же 14 высотных зависимостей

этого элемента водного баланса (в % от полного стока) (рис. 13

Е.Цмм

1000

800

600

400

200

/ /!

.' .У"

.У

/ •

.ft''

/7 у

t .X

У'

А^У^

УА /

• уг

/А

JyF

оу

,У

JyF

оу

-х """

• °

200 '4(

КГ 600 800 1000

Рис. 28. Закономерности высотной поясности водного баланса

Большого Кавказа в пределах Азербайджана. Структурные

зависимости подземного стока U и испарения Е от валового

увлажнения территории W

1 — пояс альпийских лугов, II —лесной пояс, III — лесостепной пояс, IV —

степной пояс

на стр. 103). Большая часть этих зависимостей показывает, что

наивысший процент подземного стока относится к высотам

1200—2000 м. Выше и ниже этого пояса доля подземного сто-

ка в полном стоке уменьшается. Другая характерная особен-

ность— увеличение процента подземного стока с запада на Вос-

ток и смещение максимального подземного стока на южный

склон Большого Кавказа. Обстоятельные исследования водного

баланса Большого Кавказа, проведенные JI. А. Владимировым

(1970), подтвердили указанные общие закономерности в распре-

делении подземного стока. Карта этого элемента водного балан-

са в миллиметрах слоя дана Л. А. Владимировым не в изолини-

ях, а в виде мозаики по площадям, и лишь относительные его

значения (в % от полного) показаны изолиниями. Эти карты

весьма интересны главным образом тем, что при их составлении

детально учтены геологический и геоморфологический факторы.

Принято во внимание влияние на подземный сток вулканических

пород и карста, учтены случаи перехвата подземного стока дру-

гими речными бассейнами и места выхода в русла рек сосредо-

точенного подземного питания. В труде этого автора сделан так-

же подробный анализ и расчеты высокогорного снежно-леднико-

вого питания рек. Показано, например, что в Грузии ледниковый

сток при средних высотах речных бассейнов в 2000 м колеблется

приблизительно в пределах 10—25%, а при высотах в 3000 м —

в пределах 25—35% полного стока. Располагая данными о сто-

ке ледникового и высокогорного снегового происхождения и зная

площади оледенения, JI. А. Владимиров получил чрезвычайно

интересную зависимость слоя стаивания снега и льда от высоты

линии фирна. При ее высоте около 3500 м стаивание составляет

1500—2500 мм, а при высоте 2900—3000 л*—6000—7000 мм.

Эти данные показывают, насколько велико влияние высоко-

горного снежно-ледникового питания на режим речного стока в

условиях Большого Кавказа. Для Кавказа чрезвычайно харак-

терно обильное питание подземных вод конусов выноса, распро-

страненных при выходе рек из гор. В целом генезис и режим

речного стока Кавказа благодаря применению воднобалансового

метода принадлежат к числу наиболее изученных. Такие потен-

циальные возможности, несомненно, имеются для Альп и Скалис-

тых гор, но для этого необходимо обобщение материалов, их

соответствующая обработка и анализ.

Подробные исследования режима стока рек Урала провел

В. Д. Быков (1963), широко использовавший высотные зависи-

мости речного стока в целях изучения его географических зако-

номерностей на Урале.

Уральский хребет благодаря большой протяженности почти

в меридиональном направлении представляет собой чрезвычайно

интересный объект для изучения сочетания закономерностей ши-

ротной географической зональности с высотной поясностью реч-

ного стока и водного баланса.

Для этой цели мы воспользуемся кривыми зависимостей эле-

ментов водного баланса от высоты для 27 речных бассейнов

(рис. 16 на стр. 106), построенными Л. И. Зерновой и И. А. Клю-

кановой.

Полный речной сток под влиянием зональных факторов на

высоте 200 м составляет примерно следующие величины: 50 мм

на Южном Урале (восточный склон), 100 мм. иг Среднем, 250 мм

на Северном и 400 мм на Полярном; соответствующие величины

на высоте 500 м: около 100 мм, 500—600 мм, около 700 мм (для

Полярного Урала сведений нет). Следовательно, изменение сто-

ка зонального происхождения на всем протяжении от Южного

до Северного Урала ограничивается пределами 350 мм на высоте

200 м и возрастает больше чем на 600 мм на высоте 500 м.

Соответствующие данные для поверхностного (паводочного) сто-

ка: около 170 мм на высоте 200 м и 470 мм на высоте 500 м.

Интересно сопоставить интенсивность изменений полного реч-

ного стока под влиянием факторов широтной зональности и вы-

сотной поясности. Повышение речного стока от Южного к По-

лярному Уралу, т. е. на протяжении 2000 км, на высоте 200 м

составляет, как уже отмечено, 350 мм. Это свидетельствует о

медленном изменении стока под влиянием широтной зонально-

сти. Гораздо интенсивнее меняется сток под влиянием высотной

поясности. На Северном Урале уже на высоте 200—250 м сток

увеличивается на эту же величину — 350 мм; на Среднем Ура-

ле— на высоте 300—350 м. Разница по высоте .над уровнем моря

в 200—300 м дает примерно такой же эффект, как расстояние в

2000 км по меридиану. Влияние высотной поясности на четыре

порядка интенсивнее.

Кривые зависимостей испарения от высоты служат ключом к

раскрытию и закономерностей широтной зональности в распре-

делении по территории этого элемента водного баланса. Если

на высоте 300 м на Полярном Урале испарение достигает наи-

меньших значений — около 120 мм, то на Северном Урале.—

250 мм, на Среднем — 270—290 мм, на Южном (исключая вос-

точный склон) — около 360 мм. Таким образом, на протяжении

более 2000 км под влиянием зональных факторов расход воды

на испарение с севера на юг уменьшается на 240 мм. Уменьше-

ние испарения в таких же размерах происходит под влиянием

высотной поясности при изменении высоты над уровнем моря в

пределах 200—300 м. Это лишний раз подчеркивает, насколько

значительнее влияние на водный баланс высотной поясности в

сравнении с широтной зональностью. Поднявшись на 200—300 м

по склону Уральского хребта, мы наблюдаем изменения испаре-

ния такого же порядка, как и пройдя вдоль меридиана путь

протяжением в 2000 км.

Изучением стока горной части Средней Азии успешно зани-

мались В. J1. Шульц (1964, 1965), составивший первую подроб-

ную карту распределения стока в пределах этой территории, и

И. Д. Цигельная («Водный баланс СССР...», 1969), построившая

первые карты подземного и поверхностного стока на основании

расчленения гидрографов для 120 створов. Выделив 21 район,

И. Д. Цигельная получила для каждого из них зависимости под-

земного стока от высоты водосборов. Во всех районах, кроме

бассейна Вахша и юго-восточной части бассейна оз. Иссык-Куль,

подземный сток растет с высотой (до 3000—3500 м). Для более

высоких водосборов данные имеются лишь по южной части бас-

сейна Сырдарьи. Увеличивается с высотой (до нивального пояса)

также и процент подземного стока от полного. О. П. Щеглова

(1960) установила почти единую для горной части Средней Азии

зависимость доли ледникового питания в речном стоке. При вы-

сотах около 2000 м она составляет менее 10% и до высоты около

3300—3500 м нарастает медленно и едва достигает 20%, но на

высотах в пределах от 3500 до 4000 м вырастает с 20 до 50%.

Уменьшение полного стока и его составляющих для одних и

тех же высот происходит с севера на юг и с запада на восток,

что связано с усилением условий континентальности, которая

сочетается с экранирующей ролью горных хребтов. Так, на Па-

мире в пределах его западной, наиболее увлажненной части на

высоте 4200 м поверхностный сток меньше 100 мм, а на Алай-

ском хребте и западе Киргизского на высоте 3000 м поверхност-

ный сток в 8—9 раз больше. Это не удивительно, если учесть,

что северная и западная антлантические циркуляции воздуха,

прежде чем достигнуть Памира, должны пересечь большое число

высоких горных хребтов, на которых конденсируется основная

масса атмосферной влаги.

В предгорьях Средней Азии, так же как и во многих других

горных районах, распространены реки преимущественно подзем-

ного питания. Это ощущается более явно в тех районах, где к

горам примыкают засушливые территории, как это имеет место

в Средней Азии. Происхождение таких рек связано с флишевыми

легко проницаемыми горными породами, в пределах которых

благоприятны условия для интенсивного питания подземных вод,

а также с конусами вынос^,-очень мощными при выходе рек из

гор. Конусы выноса сложены легко- проницаемыми аллювиаль-

ными отложениями, поэтому вода из речных русел частично рас-

ходуется на питание подземных вод в этих образованиях. Этот

процесс усиливается орошаемым земледелием, наиболее древним

в пределах конусов выноса. При орошении часть воды расходует-

ся на питание подземных вод. В итоге в нижней части конусов

выноса появляются выходы подземных вод, дающие начало свое-

образным рекам — карасу (черная вода).

Для Алтая балансовый подход в исследованиях закономер-

ностей высотной гидрологической поясности был применен

Е. И. Куприяновой («Водный баланс СССР...», 1969). Высотные

зависимости, полученные для пяти районов Алтая, послужили

основой для составления подробных карт полного стока и его

элементов. Эти зависимости служат также ключом к раскрытию

закономерностей широтной зональности при одновременном эк-

ранирующем влиянии самого горного сооружения. Это хорошо

видно из данных табл. 16, составленной на основании высотных

зависимостей, помещенных на рис. 15 (см. стр. 105).

Эта таблица показывает, что на Алтае степень засушливости,

так же как и в Средней Азии, усиливается с запада на восток

и с севера на юг. Здесь сказывается влияние континентальностн,

роль которой еще более усиливается под влиянием экранирую-

щего действия самого горного сооружения.

Горы Центральной Азии — Монгольского Алтая, Восточного

Тянь-Шаня, Куньлуня—еще суше, чем Восточный Алтай и горы

Средней Азии Советского Союза. Речной сток на них образует-

ся обычно на высотах более 2000 м, а территория выше этой

отметки занимает менее 30%. Однако интенсивное формирование

речного стока происходит-на разных уровнях: в Монгольском

Алтае выше 1000 м, в Тянь-Шане выше 1500 м, в Гобийском

Алтае и в Западном Куньлуне выше 2000—2500 м, а в наиболее

засушливых горных территориях — в Восточном Куньлуне и в

Западном Нанынане — даже на высотах более 3000—4000 м.

Н. Т. Кузнецов (1968) построил для Центральной Азии первые

Таблица 16

Особенности высотной поясности речного- стока

и его составляющих на Алтае

Высота над

уровнем моря, на которой

наблюдаются следующие значения

Район

400 мм

100 мм

200 мм

полного

подземного

поверхностного

стока

Западный Алтай 750

(500)

800

Северный Алтай

1 200

1050 1 000

Центральный Алтай

I 750

1 600

1 700

Южный Алтай

2 000 1 800

2 000

Восточный Алтай 2 400 2 400 2 300

зависимости речного стока от высоты. Для зарубежной части

Тянь-Шаня они приведены на рис. 29, причем районы, на которые

распространяется каждая из этих кривых, установлены мною

приблизительно в соответствии с районами, показанными Н. Т. Ку-

знецовым на опубликованной им карте. Кривые

и 4 на рис. 29

относятся к районам наибольшего оледенения Тянь-Шаня. Тем

не менее именно эти кривые не говорят о значительной воднос-

ти. В целом заметно уменьшение стока для одних и тех же высот

с запада на восток. Это соответствует распределению осадков.

Величайшая система Гималаев отличается крайней неравно-

мерностью увлажнения южного и северного склонов. Под влияни-

ем этого горного сооружения юго-восточный муссон как бы об-

текает Гималаи с юга и в восточной части хребта приобретает

почти широтное направление, а в западной части — северо-запад-

ное. Наибольшее количество осадков выпадает на южных скло-

нах восточной части Гималаев и постепенно уменьшается по мере

следования на запад, поэтому левые притоки Ганга значительно

многоводнее верховьев Инда, стекающего с Каракорума, и его

высокогорных притоков. Вопрос о распределении осадков в Ги-

малаях по высоте оставался открытым до недавнего времени.

Но исследование непальского гидролога (Шрестха Хари-Ман,

1966) в какой-то мере проливает свет на этот вопрос, хотя

исходные данные, необходимые для его разрешения, крайне не-

достаточны. В результате этого исследования удалось установить,

что наибольшее количество осадков на южном склоне Главных

Гималаев выпадает на высоте около 2500 м. Выше количество

осадков уменьшается, а на высоте 5600 м на южном склоне

Джомолунгмы (ледник Кхумбу) выпадает около 400 мм. Можно

полагать, что это количество преуменьшено, хотя бы потому, что

на такой высоте выпадает много твердых осадков, которые труд-

но измерить, особенно при сильных горных- ветрах. Но нужно

иметь в виду, что муссонные потоки воздуха достигают Главных

3000

2000

1 ООО,

600

200 400

Рис. 29. Зависимости стока рек

(R) Центральной Азии (зарубеж-

ного Тянь-Шаня) от средней вы-

соты водосборов (Н)

1 — хр. Ирен-Хабырга, 2 — район Урум-

чи, 3—хр. Богдашань, 4 —хр. Кокша-

алтау, 5 — хр. Халыктау

Гималаев после пересечения гор н,

Сивалик и хребта Махабхарат,

4000

высоты которых достигают 2500—

3000 м и даже 3500 м, и здесь

выпадает много осадков — более

3000 мм, а местами более

5000 мм. Что ж касается северно-

го склона Главных Гималаев,

то количество осадков здесь в 8—

10 раз меньше. Достаточно ска-

зать, что в области величайшего

горного оледенения Каракорума,

экранированного северо-западной

ветвью Гималаев, по имеющимся

данным, выпадает 500—600 мм

осадков.

Примерно в соответствии с рас-

пределением осадков распре-

деляется и сток, но сезонная ритмичность режима гималайских

рек гораздо контрастнее сезонных колебаний осадков. Происходит

это потому, что зимой высокогорные части бассейнов скованы

снегом и льдом, но и в нижних частях бассейнов в это время

года сухо, поэтому реки маловодны. А летнее снеготаяние и

ледниковое питание рек в горах совпадает с сезоном муссонных

дождей. Это усиливает сток, особенно левых притоков Ганга,

берущих начало в высоких частях Гималаев с большим распро-

странением оледенения. Примером может служить р. Коси, в

бассейне которой находятся величайшие вершины Джомолунгма

и Кинчеджанга. Река берет начало на северном склоне Главных,

или Больших, Гималаев и пересекает их по ущелью Арун, при-

чем на северный склон приходится около половины бассейна. По

этой причине слой стока верхнего течения р. Коси (р. Арун) мень-

ше, чем той части, которая формируется в пределах Главных

Гималаев и их южного склона. Тем не менее полный сток этой

реки достигает 1190 мм, а подземная его часть — 390 мм, при

осадках, по-видимому определенных не особенно точно, в 1350 мм.

Коэффициенты питания реки подземными водами и стока очень

велики—0,70 и 0,88. Почти все левые притоки Ганга по выходе

из гор текут по распространенным здесь рыхлым аллювиальным

отложениям, вынесенным многоводными реками из гор. Это яв-

ляется причиной весьма существенного блуждания рек до впа-

дения их в Ганг.

Скалистые горы на Североамериканском континенте, как и

вообще горы в других частях света, играют весьма значитель-

ную гидрологическую роль. О ней частично говорится в гл. VI

в связи с типологическими особенностями режима рек земного

шара. Орография Скалистых гор сложна и оказывает сущест-

венное влияние на их- гидрологические особенности. Скалистые

7 - 4897

177