Режим реки, ее влияние на климат

Каждая по-настоящему большая река может оказывать влияние на местный климат, особенно в засушливых районах. В умеренных и субарктических зонах, наоборот, сравнительно теплые водные массы большой реки могут оказывать отепляющее влияние на местность, по которой они текут. Река может разделять и изолировать определенные районы, препятствуя расселению животных. Река Колорадо, глубоко врезаясь в обширное плато, формирует многочисленные изолированные «столбы» с плоской вершиной. Растительность и редкие представители животного мира на вершине каждого такого «столба» пребывают в полной изоляции с незапамятных времен -- кроме тех из них, кто способен к полету или перенесен ветром. Мелкое млекопитающее, живущее на таком «столбе», например земляная белка, может приобрести эволюционные отличия от родственников с основного плато, расположенного в нескольких километрах, такого же плана, как отличия между животными на изолированных островах в океане. Более пятидесяти рек в мире имеет длину, превышающую 1 000 км, орошаемая ими площадь составляет многие сотни тысяч квадратных километров. Если вытянуть эти реки в цепочку, их общая длина составит 180 200 км, а орошаемая площадь -- 73 млн. кв. км. Каждая река имеет свои особенности, свои популяции животных, свою геологию и химизм. Нет двух одинаковых рек, да и одна и та же река меняется по ходу течения. Сложное речное бытие не похоже ни на что другое

Нигде так отчетливо не выступает связь гидрологического режима с физико-географическими условиями, как в Средней Азии; последняя гидрографически представляет собой замкнутый внутренний бессточный бассейн, изолированный от морей и океанов. Поскольку Средняя Азия располагается в зоне полупустынь и пустынь, ее гидрологические условия определяются климатическими условиями, свойственными засушливым областям. Однако горные системы, окаймляющие пустыни с юга, обусловливают наличие в пустынных областях Средней Азии водоносных рек, которые проникают вглубь пустынь на то или иное расстояние. Благодаря этому среднеазиатские пустыни не являются столь уж безводными. Горы, преграждая путь влагоносным ветрам, являются аккумуляторами влаги. Крутые склоны и ничтожная влагоемкость слагающих пород способствуют быстрому и обильному стоку талых и дождевых вод. Здесь зарождается и формируется густая сеть рек, отличающихся высокой водностью.

Предгорные пустынные равнины, куда скатывается сток с гор, наоборот, обладают колоссальной испаряющей и влагопоглощательной способностью. Здесь сток рассеивается в атмосферу, фильтруется в грунт и интенсивно разбирается на орошение.

Этот процесс непрерывной аккумуляции атмосферной влаги горами и последующего ее расходования в равнинной части составляет основную черту гидрологического режима Средней Азии. На территории Средней Азии, по В.Л. Шульцу, следует различать четыре области по соотношению элементов водного баланса:

1. Область образования стока, соответствующую горным районам с густо развитой речной сетью, для которых характерно резкое преобладание осадков над испарением.

2. Область рассеивания стока, занимающую предгорья и подгорные шлейфы, где происходит интенсивный разбор воды на орошение и для которой характерно соотношение.

3. Бессточные пустынные области, или области равновесия стока, занимающие всю равнинную часть Средней Азии, где поверхностный сток почти отсутствует и где осадки в среднем равны испарению, т. е.

4. Область периодического стока, соответствующую полупустынным районам Казахстана.

Область образования стока в свою очередь можно подразделить на три пояса, соответствующих разным высотным зонам:

а) пояс снежниково-ледникового питания, охватывающий наиболее высокую часть (свыше 3500 м) области образования стока; б) пояс снегового питания, занимающий среднее высотное положение - 2000-3500 м;

в) пояс грунтового и дождевого питания, соответствующий предгорьям с высотами до 2000 м над уровнем моря.

Первый пояс отличается наиболее высоким и устойчивым стоком, второй - значительно меньшим и более колеблющимся в течение года стоком и третий - наиболее низким и наименее устойчивым стоком, резко колеблющимся как внутри года, так и от года к году.

Говоря о питании рек Средней Азии, надо, прежде всего, подчеркнуть, что основным источником их питания являются талые снеговые воды. Термин "реки ледникового питания" можно применять только к участкам рек вблизи выхода их из ледников. Дождевое питание играет большей частью подчиненную роль. Его доля в питании рек в большинстве случаев для горных частей бассейна не превышает 1-2%. На гидрографе стока дождевые паводки как бы "насажены".

По источникам питания на территории Средней Азии и Казахстана можно выделить следующие основные типы рек:

1. Реки почти исключительно снегового питания; к ним принадлежат все реки степной и полупустынной зон Казахстана.

2. Реки преимущественно ледникового питания. Этот тип свойственен рекам высокогорных районов Средней Азии (Тянь-Шань, Памир). Правильнее было бы реки этой группы отнести к типу рек снежниково-ледникового питания, так как собственно ледниковое питание обычно бывает трудно выделить.

3. Реки смешанного питания с преобладанием грунтового. Реки этого типа характерны для предгорий Средней Азии, где часто наблюдаются обильные выходы грунтовых вод, в том числе возвратных вод.

4. Реки смешанного питания с преобладанием снегового, стекающие с северных склонов Копет-Дага. Режим этих рек слабо изучен.

Рассматривая в целом годовой ход стока, необходимо, следуя классификации Б.Д. Зайкова, различать три основных типа режима, свойственных рекам Средней Азии и Казахстана: тянь-шанский, алтайский и казахстанский.

Тянь-шанский тип режима присущ рекам высокогорных областей, бассейны которых поднимаются выше границы вечных снегов. Примером являются pp. Аму-Дарья, Зеравшан и др. Алтайский тип режима свойственен рекам горных районов, бассейны которых в основном располагаются ниже снеговой линии. Для рек этого типа характерно растянутое, гребенчатого вида на графике, весеннее половодье, что обусловливается разновременным поступлением талых вод из разных высотных зон.

Казахстанский тип режима характерен для рек степных и полупустынных районов Казахстана. Реки этого типа, обладая почти исключительно снеговым питанием, отличаются высоким кратковременным весенним половодьем и исключительной маловодностью в остальное время года. Примером могут служить pp. Сары-Су, Тургай, Иргиз и др.

Несколько особое место в отношении режима занимают реки северных и западных склонов Копет-Дага. Большинство рек здесь носит характер временных водотоков, действующих только в течение короткого времени и главным образом в периоды выпадения весенних дождей, иногда совпадающих с таянием снега. Паводки от дождей проходят и в другое время, например, осенью и даже летом, однако это наблюдается крайне редко. Лишь отдельные реки, стекающие с северных склонов Копет-Дага, питаются за счет выходов подземных вод и имеют устойчивый сток в течение всего года.

Водный режим, рек Средней Азии, как и любой другой горной страны, теснейшим образом связан с устройством поверхности, в первую очередь с высотой и экспозицией склонов.

Как правило, чем выше расположен бассейн реки, тем выше ее относительная водоносность. Характерен следующий пример двух рек, расположенных в непосредственной близости, но отличающихся по высотному положению своих бассейнов. Зеравшан, значительная часть бассейна которого расположена выше 4500 м над уровнем моря, имеет средний годовой модуль стока 14,6 л/сек км², в то время как сток рядом находящейся Санзар, бассейн которой находится ниже 3000 м, составляет всего 0,9 л/сек км².

Как показали исследования В. Л. Шульца, зависимость нормы стока от высоты бассейна и в условиях Средней Азии носит тот же характер, что и на Кавказе. Вначале сток с высотой бассейна медленно увеличивается, затем на средних высотах он быстро растет и, наконец, начиная с некоторой высоты, почти не изменяется.

Зависимость модуля стока от высоты бассейна, конечно, прослеживается лишь на склонах одинаковой экспозиции. В высокогорных областях, отдаленных от влагоносных ветров, встречаются засушливые пространства, где реки отличаются низкой водностью.

Внутригодовое распределение стока также находится в связи с высотой бассейна. Это можно иллюстрировать следующими примерами. В апреле, например, в поясе снегового питания происходит интенсивное таяние, обусловливающее обильный сток, который еще усиливается весенними дождями. В это время в высокогорной зоне таяние снега еще не начинается, а потому сток низкий.

В июле в низких частях гор снеготаяние уже заканчивается и сток иссякает. В это же время в высокогорных районах начинается наиболее интенсивный сток за счет таяния снегов и ледников. Для рек, бассейны которых не поднимаются выше границы снеговой линии, периодом наиболее интенсивного стока является март-июнь, тогда как реки, берущие начало высоко в горах и питающиеся талыми водами от ледников и снежников, максимумы имеют в июле-августе. Меняется также с высотой и время прохождения максимума стока. На реках, бассейны которых в значительной своей части расположены выше 4000 м, пик половодья проходит в июне-июле, при высотах от 3000 до 4000 м он наблюдается в мае, а для местности ниже 3000 м - в апреле.

С увеличением средней высоты бассейна повышается устойчивость стока в году. Если последнюю характеризовать отношением

К = Q_max/Q_min,

то величина К изменяется в зависимости от высоты бассейна следующим образом:

На реках, значительная часть бассейнов которых расположена выше 4000 м, К = 10-130, от 3000 до 4000 м - К = 30-465, от 2000 до 3000 м - К больше 35, ниже 2000 м - К больше 855.

Если за мерило устойчивости (или изменчивости) годового стока реки принять коэффициент вариации Cv, то величина его от 0,10-0,15 для высокогорных бассейнов возрастает до 0,4-0,5 для рек предгорий. Помимо высоты, существенную роль играет экспозиция склонов. Наибольшей удельной водоносностью отличаются водосборы, расположенные на склонах периферических хребтов, имеющих южную, юго-западную и западную ориентацию, т. е. водосборы, доступные влажным воздушным массам. Совершенно другую картину показывают реки, водосборы которых хотя и располагаются в глубине горных массивов, но неблагоприятно ориентированы по отношению к направлению влагоносных ветров, несущих осадки в Среднюю Азию. Относительно более маловодны реки северных и восточных склонов. Особенно мала относительная водоносность рек северного и северо-западного склонов Копет-Дага. Этим, например, объясняется и то, что Сыр-Дарья, имеющая площадь водосбора примерно равную Аму-Дарье, по своей водности почти в 3 раза уступает последней.

Ледовый режим рек района чрезвычайно разнообразен. Здесь имеют место реки, на которых наблюдается ежегодно длительный ледостав, и вместе с тем реки, где вообще никаких ледовых явлений не бывает. Ледостав ежегодно (с декабря по март) наблюдается только на реках северной части района. На горных реках Средней Азии ледостав обычно не наблюдается. Ледовый режим этих рек характеризуется обилием шуги, причем ход ее чаще всего происходит в январе и феврале. С образованием в руслах рек значительного количества внутриводного льда связано большое распространение заторных явлений, что в ряде случаев вызывает затруднения в работе гидроэлектростанций (р. Чирчик и др.). Заторы часты на Аму-Дарье, Сыр-Дарье, Или и на многих других водотоках. На реках юго-западной Туркмении (Сумбар, Атрек и др.) ледовых явлений обычно не бывает. Реки Казахстана и в особенности реки Средней Азии отличаются среди других рек нашей страны более интенсивной эрозионной деятельностью и соответственно большой средней годовой мутностью (рис. 115), колеблющейся в широких пределах от 10 до 2000-5000 г/м³ и более.

Рис. 115. Схематическая карта распределения средней мутности воды рек Средней Азии (по Г.В. Лопатину).

Воды рек бассейнов Таласа, Чу, Чирчик и озер Балхаш к Иссык-Куль имеют наименьшую мутность по сравнению с остальными реками района, которая только в редких случаях превышает 200 г/л³. Малая мутность здесь связана с литологическим составом пород, слагающих бассейны.

Несколько более высокая мутность характерна для Нарына (330 г/м³), что в основном объясняется распространением в его бассейне конгломератов и мергелистых глин. Кара-Дарья имеет среднюю годовую мутность в 1600 г/м³. Но особенно высокой мутностью отличаются воды Вахша, средняя величина которой по выходе из гор составляет 4240 г/м³; она обусловлена широким распространением в бассейне реки третично-меловых, легко выветривающихся пород (не случайно верховья Вахша носят названия Кызыл-Су и Сурх-Об, что означает красная вода). Характерно, что наряду с этим Пяндж, бассейн которого сложен кристаллическими породами, отличается малой мутностью, что при слиянии обеих рек видно даже на глаз. Наконец, Аму-Дарья принадлежит к числу рек с исключительно высокой мутностью. В каждом кубическом метре ее воды в среднем содержится около 4 кг взвешенных наносов. Еще большей мутностью характеризуется Атрек, средняя мутность вод которого составляет 18 /кг/м³. В степных реках Казахстана мутность речных вод значительно ниже- 150-500 г/м³. Если характеризовать эрозионную деятельность рек интенсивностью смыва с поверхности бассейнов, то она также сильно колеблется от 5-10 т с 1 км², например в бассейнах pp. Чу и Таласа, до 2000 т и более с 1 км² в год, что имеет место в бассейне Вахша.

Многие реки Средней Азии носят селевой характер. В период прохождения паводков такие реки несут огромное количество наносов и нередко представляют собой грязекаменные и грязевые потоки, приносящие в ряде случаев большой ущерб народному хозяйству. Интенсивной селевой деятельностью отличаются реки северных склонов Копет-Дага, представляющие серьезную опасность для мостовых сооружений железной дороги Ашхабад - Красноводск. Мощные сели наблюдаются иногда на реках, стекающих с северных склонов Заилийского Алатау (Большая и Малая Алматинки, Талгар, Каскелен, Иссык и др.).

По описанию Н.Н. Пальгова, 8/VIII 1921 г. мощный ливень, охвативший высокие зоны Заилийского Алатау с частично еще не растаявшими снегами, вызвал необычайный подъем уровня на pp. Аксае, Каскелене, Большой и Малой Алматинках, Талгаре, Иссыке и Чилике. Однако особенно интенсивным этот ливень был на Малой Алматинке.

В долине этой реки селевой поток, неоднократно подпруживавшийся собственными выносами и после прорыва их еще более увеличивавшийся в размерах, дал до 80 волн, следовавших друг за другом через интервалы времени до одной минуты. Высота валов достигала 2 м и более. Вода, насыщенная наносами, представляла собой вязкую грязекаменную массу. Поток нес вырванные деревья, камни, бревна, мелкие постройки и части разрушенных сооружений.

Влекомые им валуны достигали по весу 24 т, а по объему 14 м3. Невдалеке от выхода из гор в долине реки был обнаружен валун объемом в 60-70 м³ и весом до 115-130 т. Вся масса наносов, выброшенных Малой Алматинкой в предгорья, составляет от 0,7 до 2,4 млн. м³, или по весу от 1,2 до 4,9 млн. т.