Устья рек Байкала

Устья рек БайкалаНа экологическое состояние Байкала большое влияние оказывает речной сток. Реки приносят в озеро не только наносы и питательные вещества, но и загрязнения. Пограничными районами между приемным водоемом и речными бассейнами служат устьевые области рек. Это целые природные системы, формирующиеся в результате сложных гидролого-морфологических, гидрохимических и биологических процессов, происходящих при взаимодействии вод реки и водоема. Устья рек — наиболее уязвимые объекты озерной системы, они в первую очередь откликаются на природные и антропогенные изменения речного стока и уровня озера. Но процессы в устьях и сами могут оказывать влияние на режим водоема. Усиливающееся влияние глобальных и региональных природных изменений, а также антропогенных воздействий на сток рек и уровни водоемов приводит к перестройке режима устьевых областей. Сток воды и наносов изменяется, выдвижение дельт замедляется, а в ряде случаев сменяется отступанием и деградацией. При этом в устьевых областях происходят более сильные и негативные изменения режима, чем в реках и водоемах. Следовательно, при освоении речных бассейнов или проведении любых крупных хозяйственных мероприятий необходимо учитывать возможные экологические последствия для устьев рек. Сегодня становится очевидной важность изучения устьевых областей и происходящих здесь гидролого-морфологических процессов. Такие исследования представляют большой научный, экологический и практический интерес, они востребованы в целях рационального природопользования и охраны уникальных природных объектов на границах крупных водоемов и впадающих в них рек.

Гидролого-геоморфологические процессы в устьевых областях рек Байкала остаются почти неизученными. При этом за последние полвека в них под воздействием изменений окружающей среды тоже происходили необратимые трансформации. Растет с каждым годом антропогенная (рекреационная) нагрузка на береговую зону Байкала и устьевые области впадающих в него рек.

Для определения современного состояния и перспектив дальнейшего развития (а такие оценки ранее не проводились) устьевых областей байкальских рек, а также в целях их рационального использования и охраны начато детальное изучение устьевых процессов и составление классификации типов речных устьев и их составных частей.

Выполнение классификации стало возможным благодаря предложенной в 2012 г. новой гидролого-морфологической типизации устьев рек [1]. Кроме того, использовались фотографии и космические снимки устьевых областей и их частей, а также карты разного масштаба, выпущенные в 1900-х и 1950-70-х годах.

Байкал — рифтовое озеро. Его возраст около 25 млн лет. Объем котловины 23 тыс. км3, площадь водного зеркала 31.5 тыс. км2. Длина озера 636 км, ширина изменяется от 25 до 80 км.

Общая площадь бассейна (не считая акватории Байкала) составляет 545 тыс. км2. В пределах России находится 45% площади водосбора Байкала, остальная часть — на территории Монголии [2]. Отношение площади акватории к площади водосбора составляет 1:17, что свидетельствует о существенной роли суши в питании озера, и главное звено в этом процессе — речной сток.

Бассейн Байкала отличается преимущественно горным рельефом с высотами от 456 до 2840 м. Хребты вытянуты параллельно котловине озера и ориентированы главным образом с юго-запада на северо-восток. Бассейн расположен в умеренном климатическом поясе с резко континентальным типом климата. Многолетняя средняя годовая температура воздуха здесь составляет -3.7°. Наибольшее количество осадков выпадает в горах (средняя годовая их сумма 1300 мм), наименьшее (250-300 мм) — в долинах рек Селенги, Баргузина, Уды, на о. Ольхон и в дельте р. Селенги. На теплый период года (май-сентябрь) приходится 80-90% годовой суммы осадков. В бассейне озера широко развита многолетняя мерзлота.

В Байкал несут свои воды около 500 водотоков. Основные реки (самые крупные по протяженности, стоку воды и наносов) впадают в озеро с восточной стороны. Их водосборы выделены в большую питающую провинцию и связаны с водоемом только через устья рек. Эта провинция в сумме занимает более 90% площади водосбора озера. Крупнейшая из здешних рек — Селенга (82% площади водосбора), среди других — Баргузин (3.8%), Верхняя Ангара (3.9%) и Турка (1.1%), относящиеся к категории средних рек. Малая питающая провинция Байкала — это узкая полоса побережья и обращенные к Байкалу склоны окружающих хребтов. Большая часть рек малой провинции имеет горный характер.

Очевидно, что происходящие почти на всей территории бассейна Байкала изменения природного и антропогенного характера находят отражения в многолетних данных по стоку воды и наносов впадающих в него рек. Эти изменения влияют на устьевые процессы, а те в свою очередь сами оказывают воздействие на режим озера.

Характеристика рек Байкала

Особенности устьевых областей

Природный комплекс устьев рек Байкала формируется в результате сложных гидролого-морфологических процессов: динамического взаимодействия и смешения вод реки и озера, морфодинамики дельты и дна устьевого взморья, русловых процессов в рукавах и протоках и дельтообразования в целом.

Природные условия Байкальского региона, а также крупные хозяйственные мероприятия, проводимые в нем, определили ряд особенностей в развитии устьев впадающих в Байкал рек.

Берега Байкала делятся на два типа: ровные и бухтовые. Их контур и в целом борта котловины озера определяются тектоническими разломами [4]. Наиболее ровным считается западный берег, вдоль которого на сотни километров протянулся Обручевский сброс. Здесь многочисленны крупные мысовые выступы, представляющие конусы выноса в устьях протяженных долин или рек. Эти мысы либо далеко вдаются в озеро, принимая полукруглую форму, либо выступают слабо и содержат в себе вложенные устья. Новейшие тектонические процессы (поднятия, растрескивания, погружения и проседания отдельных блоков Байкальской впадины) несомненно оказывают влияние на формирование устьевых областей рек, впадающих в озеро. Частые землетрясения (700-800 в месяц) ускоряют процессы тектонического опускания впадин (где как раз расположены некоторые устьевые области, и в частности дельты) и интенсивность уплотнения дельтовых отложений, что в конечном итоге отражается на процессах в устьях.

Кроме тектонических факторов на сток байкальских рек влияют климатические характеристики региона, а также общее потепление климата. Связанное с ним изменение режима речного стока приводит к переформированиям в устьях. Так, со второй половины 1970-х годов на реках Байкала наблюдается уменьшение стока наносов на 48-81%, в то время как водоносность рек увеличивается (до 5.3%). Исключением стала река Селенга, сток воды которой уменьшился на 3.2% [5]. Бассейн Селенги простирается далеко на юг и охватывает районы с разными климатическими условиями (умеренно влажные, сухие и очень сухие). По площади преобладают (более 80%) территории, испытывающие дефицит влаги, который в условиях потепления климата усиливается и влияет на водоносность реки. Связанная с потеплением деградация мерзлоты в Байкальском регионе способствует появлению дополнительной влаги и увеличению водоносности рек [5]. Уменьшение стока наносов в реках Байкала приводит к переформированиям в устьях (например, Верхней Ангары) и в береговой зоне озера. Кроме природных факторов на этот процесс влияет и антропогенная деятельность.

Устьевая область реки Верхняя Ангара

Устьевая область реки Верхняя Ангара в 1974 (слева) и 2013 гг. Красными линиями показаны промоины, образовавшиеся в теле берегового бара Ярки.

На Байкале широко известны три случая грандиозного антропогенного вмешательства в естественное состояние его природной системы. Это строительство Кругобайкальской железной дороги (1896-1905), Иркутской ГЭС (1959-1962) и Байкало-Амурской магистрали (1972-1984). Самым значимым воздействием на экосистему озера было антропогенное повышение его уровня в среднем на 0.8 м в результате возведения Иркутской ГЭС. Это привело к целому ряду геоэкологических последствий в первую очередь в береговой зоне озера и устьях рек. Были подтоплены низменные участки и устьевые области, ускорились заболачивание и частичное разрушение естественных перемычек (кос, береговых баров), отделяющих мелководные заливы (лагуны, соры) от озера, усилились абразия и геодинамические процессы в береговой зоне. Уже более 50 лет (с 1962 г.) уровень озера регулируется работой Иркутской ГЭС и устьевые области рек находятся в условиях антропогенного (техногенного) воздействия. С 2001 г. постановлением Правительства РФ в целях охраны берегов озера, в том числе устьевых областей, колебания уровня Байкала ограничены метровым диапазоном. Несмотря на это, последствия техногенного повышения уровня будут сказываться и в будущем. Так, в северной части Байкала, в устье Верхней Ангары, произошли существенные переформирования. В последние десятилетия здесь происходят необратимые процессы — озерный край дельты отступает, увеличивается площадь акватории устьевой лагуны, а отделяющий ее от озера песчаный береговой бар интенсивно размывается и в будущем может полностью исчезнуть [6]1. Причиной таких изменений в устье Верхней Ангары послужило совместное действие природных и антропогенных факторов.

Устьевая область реки Анга

Устьевая область реки Анга в 1902 (слева) и 2013 г. На космическом снимке Google Earth изображен продольный профиль дна эстуария (красной линией показано местоположение линии профиля). На фотографии (внизу) желтой стрелкой отмечены подводные очертания бывшего пляжа.

В результате техногенного повышения уровня воды Байкала оказалась подтопленной устьевая область реки Анга. Сегодня под водой сохранились очертания бывшего пляжа. Изменения произошли и в устьевой зоне р. Голоустная. Если в начале 1900-х годов в дельте существовало шесть рукавов, то в настоящее время осталось лишь три. В устье Голоустной активно развивается туристическое дело. В настоящее время растет и усиливается часто бесконтрольный прессинг рекреационных мероприятий на устья рек и прилежащее побережье Байкала.

Устьевая область реки Голоустная

Устьевая область реки Голоустная в 1902 (слева) и 2013 гг.

Например, в устьевой области реки Турка ведется строительство особой экономической зоны, цель которой — круглогодичный туризм. Укрепляются берега, строятся причалы и другие инженерные сооружения, углубляется русло реки. Это, очевидно, повлечет за собой изменения гидролого-морфологических процессов в устье, которые приведут к активизации экзогенных процессов в береговой зоне озера. Таким образом, с интенсивным вовлечением природных ресурсов в хозяйственный оборот деятельность человека оказывает все большее воздействие на устьевые процессы, которые в свою очередь влияют на режим озера.

Устьевая область реки Турка

Устьевая область реки Турка и проект планируемой здесь особой экономической зоны «Байкальская гавань».


Маргинальные фильтры

В процессе перемещения речных наносов в водоем устьевым областям принадлежит роль так называемых маргинальных фильтров. Это зоны, в которых происходит кардинальная перестройка структуры потока речного материала на границе река-водоем. В маргинальных фильтрах преобразуются как терригенная составляющая поступающего из рек материала, так и его взвешенная, коллоидная и растворенная части. Наиболее обоснованные и детализированные представления о механизме этого явления даны А.П. Лисицыным [7, 8]. Маргинальный фильтр — уникальная и глобальная по масштабам система: ежегодно на планете в нее подается 35 550 км3 речной воды, в которой содержится 18.5 млрд т взвешенных веществ, из них в пределах фильтра ежегодно осаждается около 17 млрд т (92%). Здесь же осаждается значительная часть (20-40%) растворенных в речной воде элементов и соединений. Столь мощный захват осадочного вещества системой маргинального фильтра приводит к седиментационному голоданию пелагических частей океана и к глубоким преобразованиям осадочного вещества, поступающего с суши. Поэтому устьевые области (области маргинальных фильтров), занимающие менее 10% поверхности океана и менее 0.5% по объему, забирают более 90% осадочного вещества, поступающего с суши [7, 8]. Таким образом, основная часть речного материала осаждается на небольших по площади участках, прилегающих к устьям рек. Зоны действия маргинальных фильтров по праву считаются главными на Земле областями седиментации. Это открытие изменило сложившиеся ранее и считавшиеся классическими представления о закономерностях потоков вещества с суши в океан, о безусловном диктате речного стока. Данные многочисленных балансовых подсчетов, которые не учитывают явление маргинального фильтра, а также построения моделей седиментации и определения других средних показателей осадочного процесса, приходится считать ошибочными [7, 8].

Потери взвешенного вещества

Действие маргинальных фильтров следует принимать во внимание в литодинамических, седиментологических и экологических исследованиях.

Сток воды и наносов на реках Байкала измеряется, как правило, в створах, расположенных значительно выше устьевых областей, и фактически означает приток к ним. Так, 59% от объема наносов, приносимых Селенгой к своей устьевой области, осаждается в ее дельте, 41% выносится в озеро, из них около 30% поступает в донные осадки мелководья. Таким образом, в устьевой области Селенги осаждается около 90% речного материала [10, 11]. Устьевая зона Верхней Ангары перехватывает, по предварительным данным, около 70% стока наносов [6]. Река Баргузин почти весь материал выносит в эстуарий — Баргузинский залив. В его прибрежной зоне осаждается около 60% речных наносов, а 40% поступает в глубоководную часть и выходит в открытый Байкал. Роль маргинального фильтра Баргузина фактически выполняет Баргузинский залив. В устьевых областях рек наблюдаются максимальные скорости отложения наносов. Например, в устьевой области Селенги скорость осадконакопления составляет 1.9 мм/год, в то время как в глубоководном Байкале она на один-два порядка ниже [11]. С учетом действия маргинальных фильтров фактические значения притока речного материала в Байкал будут заметно отличаться от расчетных.

 Итак, устьевые области рек — это маргинальные фильтры, где идет отделение и осаждение взвешенных и части растворенных форм вещества литосферы суши, а также разных форм загрязнений. Устья рек — природный защитный барьер для озера.

Типы речных устьев

От гидролого-морфологического типа устьевых областей рек и их составных частей зависит степень влияния происходящих там процессов на режим озера. Согласно новой гидролого-морфологической типизации [1], зоны взаимодействия вод реки и озера могут состоять из четырех основных частей: устьевого участка реки, дельты, эстуария и устьевой зоны озера. Области, в состав которых входит дельта или эстуарий, целесообразно называть дельтовыми или эстуарными соответственно. Во многих устьях рек одновременно находятся и дельта, и эстуарий — они образуют сложные комплексы, в которых главным морфологическим элементом может быть как первый, так и второй объект. Такие устья подразделяют на эстуарно-дельтовые (где главный элемент — эстуарий, а в нем уже формируется дельта) и дельтово-эстуарные (когда дельта — главный элемент, а эстуарий образован в ее водотоках или проточных водоемах). Те устьевые области, в которых нет ни дельты, ни эстуария называют простыми.

Устьевые области рек большой питающей провинции по морфологическому строению представлены четырьмя типами. К простым относится устье реки Турка. Устьевая область реки Баргузин — эстуарного типа, здесь смешение речных и озерных вод происходит в глубоко вдающемся в сушу Баргузинском заливе. Река Верхняя Ангара имеет дельтово-эстуарную устьевую область, к дельте примыкает эстуарий — крупная устьевая лагуна (залив) Ангарский Сор, отделенная от озера низким песчаным береговым баром Ярки. Дельта Верхней Ангары относится к так называемым дельтам выполнения заливов. Устьевая область Селенги — дельтового типа с дельтой выдвижения на открытом отмелом взморье (прибрежная зона) со свалом глубин. Дельта — это сформированная в результате литодинамических процессов часть устьевой области реки, включающая верхнюю, подверженную руслоформирующей деятельности речного потока, толщу устьевого конуса выноса реки и надводную аллювиальную сушу, обычно имеющую сложную, изменчивую гидрографическую сеть и специфический «дельтовый» ландшафт. Собственно дельты, без признаков эстуария, типичны для рек, впадающих во внутренние моря и озера, не подверженные влиянию приливов, к которым и относится Селенга.

Малую питающую провинцию озера составляют в основном малые реки, устья которых выделены по морфологическому строению в три типа. Семь устьевых областей рек малой питающей провинции относятся к простому, столько же — к дельтовому, а еще две — к эстуарно-дельтовому типу. Устье р. Анга — эстуарно-дельтового типа, в вершине эстуария формируется дельта выполнения. Эстуарно-дельтовая устьевая область Большой Речки имеет эстуарий — лагуну Малый Посольский Сор, к которому примыкает дельта реки, относящаяся к классу дельт выполнения. Устьевые области рек дельтового типа представлены дельтами выдвижения с разной степенью выдвинутости в озеро.

гидролого-морфологическая типизация устьев рек Байкала

Эстуарий — составная часть устьевых областей некоторых рек. Это полузамкнутая система водных объектов, хотя бы периодически сообщающаяся с озером. В эстуариях действуют общие для всей системы процессы смешения речных и озерных водных масс. На Байкале эстуарии присутствуют в устьях четырех рек — Анги, Большой Речки, Верхней Ангары и Баргузина. В соответствии с типизацией В.Н. Михайлова [1], по главным признакам (морфологическому и генетическому) эстуарии подразделяются на три типа: речные, лагунные и морские. В каждом типе выделяется несколько подтипов в соответствии с особенностями протекающих в эстуариях гидролого-морфологических процессов. К типу лагунных и подтипу собственно лагунных относятся эстуарии Верхней Ангары и Большой Речки. Происхождение и формирование таких эстуариев связаны преимущественно с волнением и движением наносов в прибрежной зоне, благодаря которым в устьях сформировались аккумулятивные образования (береговые бары, косы), отчленяющие лагуны от озера. Собственно лагунные эстуарии похожи на небольшие мелководные озера, вода в которых хорошо перемешивается ветровым волнением, а сами они относительно свободно сообщаются с открытым озером через промоины в береговых барах и косах. Основное отличие лагунных эстуариев от эстуариев других типов состоит в том, что гидролого-морфологические процессы в них так или иначе связаны с динамикой аккумулятивных форм, отделяющих эти объекты от озера.

гидролого-морфологическая типизация эстуариевК эстуариям морского (а для Байкала — озерного) типа относятся устья рек Баргузин и Анга, впадающих в крупные заливы. В них зона смешения речных и морских (озерных) водных масс происходит в основном в привершинной части, которую и следует считать эстуарием. Отличительные особенности морских эстуариев — их тесная связь с основным водоемом и относительно слабое влияние на них речного стока. Морские эстуарии условно разделены на три подтипа [1]: собственно морские (обычно в устьях средних и больших рек), фьордовые ириасовые2 (в устьях малых рек). К собственно морскому (озерному) подтипу по всем морфогенетическим признакам и особенностям протекающих в нем гидролого-морфологических процессов относится Баргузинский залив — эстуарий в устье реки Баргузин. Риасовый эстуарий реки Анга, как и все эстуарии этого подтипа, имеет значительно вытянутую вдоль своей оси форму.
Эстуарии разных типов и профили поперечного сечения рельефа их дна 

Эстуарии разных типов и профили поперечного сечения рельефа их дна (красной стрелкой показаны положения линий профилей) рек Анги (вверху), Баргузина (в центре) и Верхней Ангары.

Следует заметить, что, хотя различия между типами и подтипами эстуариев велики, их определение не всегда бывает легким. Связано это как со сложностью морфологического строения устьевых областей рек, так и с возможностью перехода эстуария в процессе развития из одного подтипа в другой.

Устьевые области рек Байкала развиваются в условиях новейшего тектонического процесса, частых в Байкальской рифтовой зоне землетрясений, искусственной регуляции уровня воды в озере, глобального потепления климата и его региональных проявлений, а также возрастающей рекреационной нагрузки на ландшафты береговой зоны. Эти факторы приводят к переформированиям в устьях рек и береговой зоне Байкала, влияя на режим озера.


Установлено, что на Байкале самыми распространенными типами устьевых областей рек могут считаться дельтовый и простой. В устьях больших и средних рек озера осаждается около 60—90% речного материала. Дельтовые области, по предварительным данным, задерживают в своих пределах больше речных наносов, чем простые.

Современное состояние устьев рек, впадающих в Байкал, характеризуется: связанными с изменением стока воды и наносов переформированиями, подтоплением и отступанием дельт, уменьшением количества дельтовых рукавов, размыванием береговых баров, увеличением акваторий эстуариев и усилением водообмена между ними и озером. Изменения процессов в устьях рек обусловлены как природными, так и антропогенными факторами, которые в разных районах бассейна Байкала проявляются по-разному и с различной интенсивностью.

Изучение устьевых процессов, выявление факторов, влияющих на эти процессы и вносящих изменения в их динамику, а также оценка масштабов изменений в устьях необходимы для анализа и прогноза состояния устьевых областей байкальских рек в целях рационального природопользования и охраны экосистем как устьев, так и самого озера.

Потемкина Т.Г.

кандидат географических наук

старший научный сотрудник Лимнологического института СО РАН (Иркутск)


Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований. Проект 11-05-00140. 


1 Подробнее об этой природной катастрофе можно прочитать в статье «Исчезающий остров Байкала» (Природа. 2011. №5. C.32-38).

2 Риасы — затопленные речные долины неледникового происхождения в горных областях [1].


Литература

1. Михайлов В.Н., Горин СЛ. Новые определения, районирование и типизация устьевых областей рек и их частей — эстуариев // Водные ресурсы. 2012. Т.39. №3. С. 243 — 257.

2. Атлас Байкала. М., 1993.

3. Власова Л.К. Речные наносы бассейна озера Байкал. Новосибирск, 1983.

4. Уфимцев Г.Ф., Потемкина Т.Г., Сковитина ТМ. и др. Геометрические рисунки берегов озера Байкал // География и природные ресурсы. 2009. №4. С. 56—62.

5. Потемкина Т.Г. Тенденции формирования стока наносов основных притоков озера Байкал в XX веке и начале XXI столетия // Метеорология и гидрология. 2011. Т.12. С. 63 — 71.

6. Потемкина Т.Г., Ярославцев НА, Петров ВА. Гидролого-морфологические особенности устьевой области р.Верхняя Ангара // Водные ресурсы. 2012. Т.39. №4. С. 367 — 376.

7. Лисицын А.П. Маргинальные фильтры и биофильтры Мирового океана // Океанология на старте XXI века. М., 2008. С. 159—224.

8. Лисицын А.П. Лавинная седиментация и перерывы в осадконакоплении в морях и океанах. М., 1988.

9. Гордеев В.В. Речной сток в океан и черты его геохимии. М., 1983.

10. Потемкина Т.Г. Литодинамика прибрежной зоны озера Байкал. Автореферат дисс.… канд. геогр. наук. Иркутск, 2000.

11. Потемкина Т.Г., Фиалков ВА. Баланс наносов в дельте Селенги и их распространение в Байкале // Водные ресурсы. 1993. №6. С. 689—692.


15
0
13 801
Евгений77
Россия

Предыдущие публикации


Добавить комментарий

Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив

Наверх