Типы рек по источникам питания
Типизация в гидрологии, как и во всякой науке, имеет весьма важное значение. Она помогает разобраться в сложном многообразии явлений природы. Тем более это важно в отношении режима рек Советского Союза, отличающегося большим разнообразием.
Классификацию рек впервые дал в 1884 г. выдающийся русский ученый А. И. Воейков в своем замечательном труде "Климаты земного шара, в особенности России". Эта классификация сыграла большую роль в развитии знаний о водном режиме рек и известна в литературе под названием климатической классификации. Так она названа потому, что основой ее являлось известное положение А. И. Воейкова о том, что "реки можно рассматривать как продукт климата". Следовательно, по режиму рек можно судить о климате и наоборот.
Позднее, уже в современный период, М. И. Львович на основе генетического расчленения гидрографа стока рек дал не только качественную, но и количественную характеристику отдельных видов питания. Он же составил карту распространения типов рек ло источникам питания на территории СССР (рис. 26). Следует иметь в виду, что эта карта относится лишь к средним и малым речным бассейнам. Большие реки со сложным режимом имеют комбинированное питание.
Рис. 26. Типы рек СССР по источникам питания (по М. И. Львовичу).
1 (S) - почтя исключительно снеговое питание (снеговое питание составляет более 80%). 2 (Sx) - преимущественно снеговое питание (> 50%). 3 (R) - почти исключительно дождевое питание (дождевое питание составляет более 80%), 4 (Rx) - преимущественно дождевое питание (> 50%), 5 (Gх) - преимущественно ледниковое питание, 6 (sx) - смешанное питание (преобладает снеговое), 7 (rх) - смешанное питание (преобладает дождевое). 8 (gx) - смешанное питание (преобладает ледниковое), 9 - смешанное питание (преобладает грунтовое). Буква "х" в условных обозначениях заменяет тот или иной второстепенный вид питания.
Рассмотрим основные типы рек по источникам питания и их географическое распространение на территории СССР. Для краткости обозначим виды питания следующими символами: снеговое - Ss, дождевое - Rr, грунтовое - Uu и ледниковое - Gg, причем большими буквами будем пользоваться в случаях, если доля того или иного вида питания превышает 50%, а малыми, когда она менее 50% годового стока. Если тот или иной источник является явно преобладающим и его доля составляет более 80% годового стока, то реки можно отнести к типу с почти исключительно снеговым (дождевым, ледниковым или грунтовым) питанием; реки, в питании которых это преобладание менее резко выражено и доля одного из источников составляет от 50 до 80% годового стока, можно причислить к водотокам преимущественно снегового (дождевого, грунтового или ледникового) питания; наконец, реки, в питании которых нет резкого преобладания какого-либо из источников питания и доля каждого из них не превышает 50% общего годового стока, можно считать водотоками со смешанным питанием. В зависимости от той роли, которую играет тот или иной источник питания в формировании режима рек, можно выделить четыре основные группы рек: реки с преобладанием:
1) снегового,
2) дождевого,
3) ледникового,
4) грунтового питания.
Первая группа рек, с преобладанием снегового питания, является наиболее распространенной; к ней принадлежит подавляющее большинство рек нашей страны, причем примерно на 80 % ее территории талые снеговые воды являются основным источником питания, формирующим сток рек.
Среди этой группы можно выделить целый ряд характерных типов, отличающихся друг от друга как по количественной доле основного источника питания (снега), так и в части того значения, которое имеют второстепенные источники питания. Реки, у которых доля снегового питания составляет более 80%, распространены в засушливых степных и полупустынных районах, а именно: в Нижнем Поволжье, Казахстане, в Причерноморской низменности (район нижнего Днепра). Примерами этого типа рек могут служить: Большой и Малый Узени, Эмба, Нура, Сары-Су и др. К рекам, у которых доля снегового питания составляет от 50 до 80%, относятся почти все большие реки: Печора, Северная Двина, Днепр, Дон, Волга, Обь, Енисей и др. Значительное место среди водотоков этой группы занимают реки смешанного питания с преобладанием снегового. К этому типу принадлежат, например, реки северо-запада Европейской части СССР (Волхов, Нева, Западная Двина и др.), а также реки горных районов Кавказа, Средней Азии, Алтая (за исключением высокогорных областей).
В зависимости от доли участия и места, которое занимаюг другие источники питания, кроме снегового, можно выделить еще несколько характерных типов. В их числе тип преимущественно снегового питания со значительной долей дождевого питания (Sr). Важнейшей особенностью, отличающей его от других типов, является исключительно бедное грунтовое питание, которое обычно составляет не более 1-5% от годового стока. Границы распространения рек этого типа питания совпадают с границей мерзлотной геозоны, занимающей почти половину территории СССР, где грунтовые воды большую часть года скованы вечной мерзлотой.
В лесной зоне (вне области вечной мерзлоты) распространен тип рек также преимущественно снегового питания, но со значительной долей дождевого и грунтового питания (Sru). К нему принадлежат бассейны Верхней Волги, Камы, Северной Двины, Печоры и других рек. Примером рек этого типа может служить р. Москва, у которой на долю снегового питания (S) падает 65%, дождевого (r) -20% и грунтового (u) - 15%.
Южнее, в лесостепной и степной зонах, возрастает доля снегового питания и вместе с тем резко уменьшается роль дождевого питания, так как осадки от дождей обычно теряются здесь на испарение и стока не дают. Поэтому для этих зон характерен тип рек преимущественно снегового питания со значительной долей грунтового и при очень малом дождевом питании (Su). Примером рек данного типа является Дон, который имеет следующее распределение стока по источникам питания: S = 70%, u = 27% и r = 3%.
Такое распределение стока по источникам питания в условиях лесостепной и степной зон имеет место лишь для относительно больших рек с эрозионным врезом ниже уровня грунтовых вод.
Что касается малых рек, то у них доля снегового питания еще больше возрастает (до 80-100%), тогда как грунтовое питание уменьшается до 0-20%.
Если рассмотреть смену типов рек данной группы по территории Европейской части СССР в направлении с севера на юг, то можно заметить следующую закономерность. В северной части, в районе распространения вечной мерзлоты, преобладает тип рек Sr, южнее, в лесной зоне, он сменяется типом Sru, еще южнее, в лесостепной и степной зонах, распространен тип Su и, наконец, в полупустынных районах Прикаспия - S. Характерно, что в направлении с севера на юг доля снегового питания растет: от 50-60% в северной части, до 80-100% годового стока - на юге.
Вторая группа рек, с преобладанием дождевого питания, имеет уже значительно меньшее распространение по сравнению с реками преимущественно снегового питания.
Почти исключительно дождевое (R) и преимущественно дождевое питание (Ru) характерно для рек Закавказья (Колхидская низменность). Для территории Дальнего Востока, с его муссонным климатом, преобладающим является тип рек преимущественно дождевого питания (Rs); снеговое питание здесь имеет второстепенное значение, а грунтовое питание очень мало. Этот же тип встречается в верховьях Яны и Индигирки, что объясняется исключительно бедными зимними осадками в этом районе.
Тип Rs, выделенный М. И. Львовичем для верховьев Яны и Индигирки, едва ли правильно отождествлять с типом рек Дальнего Востока, ибо значительную роль здесь играет высокогорно-снеговое, а отчасти ледниковое питание, а также питание за счет наледей, особенно заметное на малых реках; это не было учтено автором классификации по причине того, что современное оледенение в районе Верхояно-Колымской горной страны было установлено позднее.
Реки смешанного питания с преобладанием дождевого встречаются в Закавказье, Крыму и Карпатах. Третья группа рек, с преобладанием ледникового питания, имеет сравнительно ограниченное распространение. Различные типы рек этой группы встречаются в высокогорных районах, где значительные площади покрыты ледниками и вечными снегами. Чисто ледниковое питание обычно трудно отделить от высокогорно-снегового.
Рек почти исключительно ледникового питания (G), т. е. таких, у которых этот вид питания составлял бы более 50%, нет, за исключением верховьев некоторых рек. К числу рек почти исключительно ледникового питания (включая и снеговое) условно, повидимому, можно отнести реки Арктической зоны. Преимущественно ледниковое питание (25-50% годового стока) свойственно многим горным рекам Средней Азии (Gus) и Большого Кавказа (Grsu). Ледниковое питание играет здесь важную роль и накладывает характерный отпечаток на режим рек. Смешанное питание с преобладанием ледникового отмечается на реках Алтая (gsru) и в некоторых районах Камчатки (gsu).
Четвертая группа рек, с преобладанием грунтового питания, имеет малое распространение на территории СССР. Грунтовые воды являются неотъемлемым элементом питания почти всех рек, однако в количественном отношении они занимают подчиненную роль среди других видов питания. Более или менее значительных рек, у которых доля грунтового питания превышала бы 50% годового стока, практически на территории СССР почти нет. Имеют место лишь сравнительно небольшие районы, где распространены реки смешанного питания с преобладанием грунтового. К таким районам относятся: южная часть Армянского нагорья (us), где обильное грунтовое питание связано с особым геологическим строением (вулканические туфы, поглощающие осадки), и подгорные шлейфы Средней Азии (us), где обильный сток с гор поглощается мощными рыхлыми отложениями, а в более низких частях дает начало выходам ключей.
Грунтовое питание учитывается, однако, еще весьма не точно. В западных районах Европейской части СССР (например, в бассейне Припяти) доля грунтового питания, повидимому, значительно выше, чем предполагалось до сих пор, и достигает 50% годового стока.
Рис. 27. Типы полного режима рек СССР (по Б. Д. Зайкову).
Основные типы режима рек
Классификация рек по источникам питания все же не дает еще достаточно полного представления о режиме рек и о колебании их расходов и уровней в течение года. В этом отношении весьма интересной представляется попытка Б. Д. Зайкова установить характерные для рек СССР типы режима. Б. Д. Зайков все реки СССР делит на три основные группы:
1) реки с весенним половодьем;
2) реки с половодьем в теплую часть года;
3) реки с паводочным режимом.
Реки первой группы характеризуются периодически повторяющимися весенними половодьями, формирующимися за счет таяния снега в их бассейнах. Ко второй группе относятся реки, у которых половодье наблюдается в теплую половину года и обусловливается выпадением дождей или таянием высокогорных снегов и ледников. Наконец, к третьей группе относятся реки, отличающиеся частыми кратковременными паводками, которые могут проходить в любое время года; в межпаводочные же периоды у них наблюдается резкое снижение стока. Перечисленные группы в свою очередь делятся на ряд типов, распространение которых по территории СССР показано на карте (рис. 27).
К группе рек с весенним половодьем принадлежит большинство рек СССР. По характеру весеннего половодья и другим особенностям режима реки этой группы разделяются на несколько типов, а именно: казахстанский, восточноевропейский, западносибирский, восточносибирский и алтайский.
Реки с казахстанским типом режима отличаются исключительно резко выраженной высокой волной весеннего половодья; в остальное время года они крайне маловодны, причем многие из них вообще пересыхают. Распространены они в засушливых полупустынных и степных районах Казахстана, Южном Заволжье, на северной окраине Арало-Каспийской низменности, т. е. в местах, где снег является основным и почти единственным источником питания рек. В качестве, примера можно привести pp. Hypy, Сары-Су и др. Почти аналогичный характер режима имеют реки Барабинской, Кулундинской и Ишимской степей Западной Сибири и верховьев р. Тобола.
Восточноевропейский тип режима рек, характеризуется высоким весенним половодьем, низкой летней и зимней меженью и повышенным осенним стоком за счет дождей. Наиболее ярким примером данного типа режима является Волга. На реках, расположенных в более южных районах Восточно-Европейской равнины, осенний паводок выражен слабо (Дон и другие реки).
Западносибирский тип режима рек отличается невысоким и растянутым весенним половодьем, повышенным летне-осенним стоком и низкой зимней меженью. Сглаженное половодье обусловливается не только равнинным характером рельефа, но и сильной заболоченностью Западно-Сибирской низменности. Особенно хорошо этот тип режима выражен у рек лесной зоны: Западной Сибири (pp. Васюган, Кеть, Омь и др.).
Для рек восточносибирского типа режима характерно высокое весеннее половодье, летне-осенние паводки и исключительно-низкий сток в зимний период вплоть до полного перемерзания к прекращения руслового стока даже на значительных реках. Это объясняется скудностью грунтового питания рек в условиях вечной мерзлоты. Примером данного типа режима могут служить pp. Алдан, Нижняя Тунгуска, Колыма и др.
Алтайский тип режима рек отличается невысоким и растянутым половодьем, имеющим на графике гребенчатый вид, повышенным летне-осенним стоком и низким стоком в зимнее-время. Растянутый характер половодья в основном определяется режимом таяния снега в горах и условиями стока дождевых осадков. Таяние снега в горных условиях, даже в границах небольших бассейнов, происходит не одновременно по всей площади, а по отдельным высотным зонам и склонам, в силу чего талые воды поступают в реки одновременно со сравнительно небольших площадей, а это делает половодье затяжным и обусловливает относительно невысокие амплитуды колебания уровня воды. В случаях, когда происходит интенсивное таяние снега, наблюдаются отдельные, более или менее высокие волны преимущественно в лобовой части основной волны половодья. Осадки, выпадающие в виде дождей, также вызывают увеличение стока в реках, однако подъемы воды от них обычно характерны для тыловой части основной волны половодья. Кроме Алтая, реки с таким типом режима распространены на Кавказе, в Средней Азии и Сахалине.
Группа рек с половодьем в теплую часть года. Эта группа рек может быть разделена на два типа: дальневосточный и тянь-шанский.
Для рек с дальневосточным типом режима характерно невысокое и сильно растянутое половодье в теплую часть года, имеющее гребенчатый вид, и очень низкий сток в остальное время. Основным источником питания рек этого типа являются дождевые осадки. Многие реки зимой полностью перемерзают, и русловой сток их прекращается. Этот тип режима охватывает реки Дальнего Востока, Восточных Саян, Забайкалья, Витимо-Олек-минской горной страны и Яно-Индигирского района.
Тянь-шанский тип по внешнему характеру половодья несколько сходен с дальневосточным, однако летние паводки рек этого типа имеют иное происхождение; дело в том, что половодье формируется не. дождевыми, а талыми водами, образующимися от таяния высокогорных снегов и ледников. Таким образом, режим стока теснейшим образом связан с ходом температуры, причем наибольшие его значения относятся к периоду наиболее высоких температур воздуха. Эта связь проявляется не только в сезонном разрезе, но и в течение суток (суточный ход стока, примерно соответствующий суточному ходу температуры воздуха). Характерно, что обычно максимум стока несколько запаздывает по сравнению со временем наступления максимума температуры воздуха. Тянь-шанский тип режима свойственен рекам горных систем Средней Азии - Тянь-Шаня и Памира - и рекам высокогорных областей Большого Кавказа и Камчатки.
Группа рек с паводочным режимом. Среди рек этой группы можно выделить следующие характерные типы: причерноморский, крымский и северокавказский.
Причерноморский тип режима, образующийся в условиях теплого и влажного климата западного Закавказья, отличается паводочным режимом в течение всего года. Он обусловлен обильными дождями от влажных ветров, дующих со стороны моря. Типичным примером является р. Сочи. Примерно похожий режим имеют притоки Днестра, стекающие с Карпатских гор.
У рек с крымским типом режима паводки наблюдаются в течение всего года, за исключением летнего или летне-осеннего периода, когда устанавливается межень, причем многие реки даже пересыхают; примером является р. Салгир. Близки к этому типу по своему режиму реки Ленкорани на Кавказе и Жмудских высот в Прибалтике.
Реки с северокавказским типом режима имеют устойчивую межень в холодную часть года, а в летний период для них характерны частые паводки. К ним относятся преимущественно водотоки, стекающие с восточной половины северного склона Большого Кавказа.