Анализ многолетних изменений годового стока взвешенных наносов

Для анализа распределения стока взвешенных наносов (ВН) крупных трансрегиональных рек Томской области были выбраны гидрологические посты, приведенные в таблице 4.1. В единый ряд наблюдений взяты два поста на реке Обь в нижнем течении области – Прохоркино и Александровское т.к. наблюдения за ВН до 1997 г. производились на посту Прохоркино, а после его закрытия перенесены с 1998 г. в с. Александровское.

Таблица 4.1 – Сведения о рассматриваемых гидрологических постах

Река	Гидропост	Расстояние от устья, км	Площадь водосбора, км2	Отметки нуля постов, м	Период действия
Обь	Александровское	1830	765000	32,24	18.12.1894 (19.09.1934)
Обь	Прохоркино	2024	738000	38,26	15.08.1959 – 01.11.1997
Обь	Колпашево	2422	456000	52,62	13.04.1914
Обь	Дубровино	2876	258000	82,52	18.08.1958
Томь	Томск	75	57000	69,98	31.10.1893
Чулым	Тегульдет	598	55300	123,48	11.12.1893
Кия	Мариинск	252	9820	119,63	07.09.1934
Кеть	Максимкин Яр	611	38400	88,44	13.01.1898 (30.10.1931)

На реке Обь пост Дубровино наблюдения начаты в 1986 г. Максимальный годовой сток взвешенных наносов наблюдался в 1993 году – 4700 тыс. т., средний годовой сток взвешенных наносов за период с начала наблюдений составил 1360 тыс. т. Хронологический график величин стока ВН приведен на рисунке 4.1. Можно выделить период относительно высокого среднего стока ВН 1990-х годов – почти ежегодно сток ВН превышает 1500 тыс. т., и пониженного в 2002-2012 гг. – сток ВН не превышает 1000 тыс. т.

Рисунок 4.1 – График хода годового стока ВН на р. Обь в с. Дубровино.

На реке Томи в г. Томске за период наблюдений с 1966 по 2014 гг. годовой сток ВН колеблется от 6100 до 300 тыс.т. Максимальный сток ВН наблюдался в 1966 и 1972-х годах, он равен 6100 и 5300 тыс.т. соответственно, а с конца 1980-х годов сток ВН снизился, и среднее значение стока ВН за этот период составило 800 тыс.т. в год. Минимум годового стока ВН также наблюдается в 2012 г., самом маловодным годом за историю наблюдений в г.Томске. Хронологический график величин стока ВН приведен на рисунке 4.2. Следует отметить, что в 2013 г. во время половодья наблюдения за ВН не проводились, таким образом, сток ВН за этот год учтен не полностью.

Рисунок 4.2 – График хода годового стока ВН на р. Томь – г. Томск.

Хронологический график величин стока ВН на реке Чулым в пос. Тегульдет приведен на рисунке 4.3. Максимум годового стока ВН наблюдался в 1975 году, он составил 1000 тыс т., в среднем за период с 1966 по 2014 гг. составил 570 тыс.т. С начала 1970-х до середины 1990-х гг. заметна тенденция к снижению годовой стока взвешенных наносов, а затем снижение прекращается, за период с 1995 по 2014 гг. годовой сток взвешенных наносов составляет 300 тыс.т. 

Рисунок 4.3 – График хода годового стока ВН на р. Чулым – пос. Тегульдет.

На реке Кия пост Мариинск максимальный годовой сток ВН наблюдался в 1969 году и составил 740 тыс.т. далее за весь период наблюдения среднее значение годового стока взвешенных наносов составило 290 тыс.т. Графики хода годового стока взвешенных наносов на постах Чулым-Тегульдет и Кия-Мариинск приведены на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 – График хода годового стока ВН на реке Кия в г. Мариинск.

В целом по реке Кия у г.Мариинска также можно отметить тенденцию к постепенному снижению годового стока ВН с небольшими циклическими повышениями.

На реке Кеть на посту Максимкин Яр расход за период наблюдений с 1968 по 2014 гг. годовой сток ВН колеблется от 980 до 28 тыс. т (см. рисунок 4.5). В период с 1968 по 1993 гг. отчетливо наблюдаются два цикла повышения и понижения стока ВН. Максимальный сток ВН наблюдался в 1988 и 1991 гг. С середины 1990-х годов сток ВН снизился, и среднее значение годового стока ВН за этот период составило 160 тыс.т.

Рисунок 4.5 – График хода годового стока ВН на реке Кеть в пос. Максимкин Яр.

На рисунке 4.6 реке приведены данные наблюдений за стоком ВН на реке Обь в г. Колпашево с 1942 г. 

Рисунок 4.6 – График хода годового стока ВН на реке Обь в г. Колпашево.

С 1942 по 2014 гг. годовой сток ВН колеблется от 24000 тыс.т. (1946, 1954 гг.) до 2400 тыс.т. (2102 г.). Наблюдается несколько циклов роста и падения годового стока ВН: 1) с 13000-14000 тыс.т. в год в первой половине 1940-х годов до 20000-24000 тыс.т. в год в 1954-1956 гг., затем снижение до 10000 тыс.т. в год в 1968 г.; 2) с 10000 тыс.т. в 1968 г. до 18000 тыс.т. в 1973 г. с последующим снижением до 7600 тыс.т. в год в 1980 г.; 3) с 7600 тыс.т. в год в 1980 г. до 13000 тыс.т. в год в 1984 г. и дальнейшим снижением до 5000-7000 тыс.т. в первой половине 1990-х годов. В дальнейшем, в период с 1996 по 2014 гг. годовой сток ВН меняется от 2400 тыс.т. в 2012 г. до 5400 тыс.т. в 2004 г. и составляет в среднем 4470 тыс.т. в год.

В замыкающем створе на реке Оби на постах Прохоркино и Александровское годовой сток взвешенных наносов за весь период наблюдения колебался от 18000 до 1600 тыс. т. (рисунок 4.7).

Рисунок 4.7 – График хода годового стока ВН на реке Обь в с. Прохоркино, с. Александровское.

В период с 1962 по 1976 года наблюдалось высокие значения стока ВН, средний сток за это время составил 13800 тыс. т., затем, с 1972 по 1980 гг. сток ВН уменьшается и в период с 1980 по 2014 гг. средний сток ВН составил 4900 тыс. т. в год.

Согласно данным наблюдений за стоком ВН вдоль русла реки Обь в Томской области наибольшее насыщение речных вод наносами и увеличение стока воды и наносов происходит на участке от с. Дубровино до г. Колпашево, далее до с. Александровское объем стока ВН изменяется как в сторону увеличения, так и в сторону снижения стока ВН. Ход разницы стока ВН между г. Колпашево и с. Прохоркино, с.Александровское за годы совместных наблюдений приведен на рисунке 4.8.

Рисунок 4.8 – Ход разности стока ВН между г. Колпашево и с. Прохоркино, с. Александровское.

Годы с положительной разницей стока ВН указывают на накопление ВН на этом участке, отрицательная разница указывает на вынос ВН с данного участка. Как видно на рисунке 4.8 в большинстве случаев наблюдается накопление наносов на этом участке, что может быть связано с уменьшением уклонов водной поверхности и общее снижение скоростей течения, большей разветвленностью русла, впадением рек с пониженными значениями мутности по сравнению с водами р. Обь.

На рисунке 4.9 графически представлен баланс стока ВН за период одновременных наблюдений на всех постах (кроме г. Колпашево) в виде разницы между годовым стоком ВН на постах в замыкающем створе реки Оби (Прохоркино, Александровское) и суммой годового стока ВН на постах Обь-Дубровино, Томь-Томск, Чулым-Тегульдет, Кеть-Максимкин Яр и Кия-Мариинск.

Рисунок 4.9 – Баланс стока ВН крупных трансрегиональных рек Томской области.

График баланса стока ВН показывает, что в целом в Томской области преобладает вынос ВН. В 1986, 1987 гг. накопление наносов превышало 1000 тыс. т., в 1989, 1991, 1992, 1996, 1999 гг. наблюдалось незначительное накопление ВН – менее 500 тыс. т. Из анализа пришлось исключить 1997 и 1998 гг., т.к. в замыкающем створе отсутствовали наблюдения, при этом положительная составляющая уравнения баланса стока ВН за эти годы 4260 и 4210 тыс. т. в год соответственно, что несколько ниже среднемноголетнего годового стока ВН в замыкающем створе (4900 тыс. т. в год за период с 1980 по 2014 гг.). Также не совсем точной необходимо считать положительную составляющую стока ВН области в 2013 г. в связи с тем, что на реке Томь во время половодья наблюдения за взвешенными наносами не проводились.

Внутригодовое распределение стока взвешенных наносов реки Оби в пределах Томской области и его многолетние изменения

На основании представленных выше исследований выявлено, что на большинстве крупных рек Томской области, в том числе крупнейшей реки Оби наблюдается снижение годового стока ВН. 

Во внутригодовом распределении стока ВН по месяцам имеются существенные различия между выбранными для анализа постами наблюдений: с. Дубровино выше впадения реки Томь, г. Колпашево и с. Прохоркино–с. Александровское. 

В с. Дубровино процентное распределение по месяцам имеет меньший разброс, чем на ниже лежащих постах в среднем за период 1967-2014 гг. – от почти 24,6 % в мае до 6,2 % в октябре. В многолетнем разрезе объем стока ВН по месяцам имеет разнонаправленные тенденции – в апреле и мае наблюдается снижение стока ВН как в абсолютном, так и в долях от общего годового стока ВН. Также можно выделить цикл увеличения с 1987 по 1997 гг. и последующего уменьшения к 2005 г. объема стока ВН в эти месяцы. В июне и сентябре долях от общего годового стока ВН почти не изменяется, а в июле, августе и октябре растет. При этом сток ВН в абсолютном значении во все месяцы снижается. Существенно выделяется на фоне остальных 1993 г. Максимум стока ВН в этот год наблюдается в июле, и превышает сток ВН остальных лет почти в 9 раз. В июне и сентябре этого года сток ВН также выделяется на фоне остальных в большую сторону, при этом сток ВН июня и июля превышают и майские значения всех остальных лет, несмотря на то, что в среднем в мае наблюдаются наибольший сток ВН.

В г. Колпашево максимальный сток ВН также наблюдается в мае – в среднем 46 %, за весь период наблюдений в этом месяце распределение стока ВН повторяет черты многолетних изменений годового стока ВН при снижении доли стока этого месяца от 50 до 40 %. В абсолютных значения сток ВН снижается и во се остальные месяцы. Разброс доли стока ВН здесь выше, чем в с. Дубровино, минимальный сток ВН в сентябре и октябре, 3,7 и 3,8 % соответственно – регулирование стока воды Новосибирским гидроузлом практически не ощущается. Небольшой рост доли стока ВН наблюдается во все месяцы летне-осенней межени -  с июля по октябрь.

Внутригодовое распределение стока ВН в с. Прохоркино - с. Александровское незначительно отличается от г.Колпашево. В апреле, в отличие от вышележащего поста наблюдается рост доли стока ВН. Ярче выражено снижение стока ВН в мае и в абсолютных величинах и в долях от годового стока ВН – с 50 до 30 %. В июне доля стока ВН немного снижается, в остальные месяцы в разной степени увеличивается. В абсолютных значениях сток ВН в летние и осенние месяцы, как и в мае, но не в такой степени, снижается, в апреле в среднем, почти не изменяется с выделением трех циклов увеличения-снижения доли стока ВН, разброс значений в последние годы стабилизировался.

Особенности распределения стока ВН внутри года и в многолетнем разрезе в целом соотносятся с распределением стока воды. Более обоснованно данное предположение будет подтверждено дальнейшими исследованиями.