Мінливість стоку основних річок басейну Чорного моря
Багаторічна мінливість стоку основних річок басейну чорного моря
Басейн Чорного моря займає значну частину Євроазійського континенту, його площа становить – 2, 5 млн.км2 [ 6 ]. На цій території розміщується повністю або частково 17 країн з населенням понад 200 млн. чоловік [ 7 ]. Територія басейну характеризується великою різноманітністю природних умов та рівнем господарської освоєності території. Річки басейну, стік яких формується в найбільших індустріалізовано-урбанізованих та сільськогосподарських регіонах, становлять значну загрозу екосистемі Чорного моря, адже з водним стоком надходить значна кількість шкідливих хімічних речовин антропогенного походження.
Так, наприклад, лише з стоком р.Дунай щорічно надходить в море 60 тис. т фосфору, що дорівнює загальному надходженню його в Північне море та в 4 рази перевищує величину його стоку в Балтійське море[7]. Надходження нафтопродуктів за рахунок судноплавства з водним стоком р. Дунай оцінюється величиною 45 тис.т на рік [ 7 ].
Чорне море вважається одним з найбільш забруднених морів на нашій планеті [6]. Причинами цього є:
1) збільшення антропогенного навантаження морської екосистеми через надходження забруднюючих речовин з річковим стоком [4 ] та скид іригаційних вод [5];
2) уповільнений водообмін Чорного моря;
3) зменшення стоку головних річок через його зарегулювання (Дніпро, Дністер) та відбір води на різні потреби.
.Екологічні проблеми, що пов’язані із забрудненням вод Чорного моря призводять до значних економічних втрат. Щорічні втрати від зменшення вилову риби складають 240 млн. доларів, в туристичному секторі – 300-400 млн. доларів [7 ].
Оздоровлення морської екосистеми можливе лише у разі зменшення антропогенного тиску на неї та зв’язану з нею гідрографічну мережу басейну, яка збирає забруднюючі речовини від точкових і дифузних континентальних джерел і транспортує їх до моря.
Стік хімічних речовин в замикаючих створах основних річкових водозборів вважається інтегральним показником їх антропогенного навантаження. Для правильного розрахунку його характеристик необхідні, перш за все, дані про водний стік.
Що стосується Чорного моря, то до цього часу величина сумарного стоку прісних вод до нього за оцінками різних авторів сильно відрізняється і коливається в межах від 294 до 346 км3 на рік [ 2 ].
З цієї причини стає зрозумілим, що розрахунки сумарного стоку річкових вод в Чорне море потребують подальшого уточнення.
Розпочаті нами дослідження базуються на матеріалах багаторічних спостережень за водним стоком річок Чорноморського басейну, які були надані нам Всесвітнім центром гідрологічних даних ВМО (м.Кобленц, Німеччина). Крім того, для річок , що протікають по території України, додатково були використані дані вітчизняної гідрометеорологічної мережі спостережень.
На першому етапі досліджень було поставлене завдання дослідити мінливість водного стоку основних річок басейну.
До цих річок належать, в першу чергу, найбільші за водністю річки - Дунай, Дніпро, Південний Буг та Дністер. Водозбори цих річок охоплюють 14% території Європи та 64 % площі водозбору Чорного моря і приносять свої води в межах досить-таки обмеженої, довжиною до 300 км ділянки північно-західного Причорномор’я. Сукупний стік цих річок за рік складає 267,7 км3 води, або 82% від сумарного стоку усіх річок в Чорне море [8]. Значний вплив на формування водного балансу моря відіграє водний стік Кубані та Дону в Азовське море.
Основні гідрологічні характеристики цих річок наведені в табл.1.
Таблиця 1. Гідрологічні характеристики досліджуваних річок
| Річка | Площа водозбору, тис. км2 | Довжина, км | Середньорічний за багаторічний період об’єм стоку, км3 |
| Дунай | 817 | 2857 | 209,3 |
| Дніпро | 504 | 2200 | 44,2 |
| Дон | 422 | 1870 | 21,9 |
| Дністер | 72 | 1350 | 6,6 |
| Кубань | 58 | 870 | 9,3 |
| Південний Буг | 63,7 | 806 | 2,8 |
Численні дослідження водного стоку річок показують, що його величина не постійна, а коливається навколо певної середньої величини – норми стоку. Такі коливання викликані впливом основних стокоутворюючих кліматичних факторів, і, перш за все, безперервними коливаннями кількості опадів та температури повітря, які обумовлені зміною сонячної активності. Спеціальні дослідження багаторічного режиму водного стоку показують, що він, як і зміна кліматичних факторів, має закономірний циклічний характер [3] і виражений послідовним чергуванням багатоводних та маловодних періодів різної тривалості.
Врахування циклічності при розрахунках норми водного стоку дозволяє значно підвищити точність їх визначення при порівняно короткому періоді спостережень, який включає або повний цикл коливань водності, або однакову кількість маловодних та багатоводних років.
Виявлення закономірностей коливання стоку , встановлення параметрів їх циклічності та правильна прив’язка основних фаз виділених циклів ( максимумів, мінімумів, гілок підйому та спаду ) до часової осі є найбільш важливою задачею досліджень коливань річкового стоку, яка на практиці вирішується за допомогою методів різницевих інтегральних кривих та ковзаючих середніх.
Застосування методу різницевих інтегральних кривих супроводжується, як показали спеціальні дослідження, деякими спотвореннями, які важко врахувати. Тому для більш об’єктивного аналізу часової мінливості водного стоку нами було застосовано метод ковзаючого осереднення даних з урахуванням спеціальних методичних рекомендацій М.М.Ворончука та Т.В. Самсонової [1] для запобігання можливих спотворень в процесі осереднення дійсного хронологічного ряду величин стоку.
Для розрахунків було використано наступні дані (табл.2).
Таблиця 2. Характеристика вихідної гідрологічної інформації для проведення розрахунків.
| Річка – пункт | Період спостережень за стоком, роки | Кількість років спостережень | |
| Дунай- м.Рені | 1921 - 1997 | 77 | |
| Дніпро- с.Лоцманська Камянка (м.Запоріжжя) | 1877 - 1997 | 121 | |
| Дністер – м.Бендери | 1877 - 1997 | 121 | |
| Південний Буг- с.Олександрівка | 1914 - 1997 | 84 | |
| Дон- ст. Роздорська | 1891 - 1990 | 100 | |
| Кубань – м.Краснодар | 1912 - 1990 | 79 | |
Було виконане потрійне згладжування даних часових рядів спостережень за багаторічним водним стоком цих річок, в результаті якого були отримані графіки, які є аналогічними до наведених на рис.1.
Рис.1. Характеристика багаторічної зміни водності р. Дніпро в створі с.Лоцманська Камянка (м.Запоріжжя) за фактичними (Qф) та згладженими даними ( Q згл) .
Згладжені криві досить добре ілюструють наявність циклічності у багаторічному ході водності досліджених річок, тому на їх основі і було виконано розділення часового ряду характеристик стоку на окремі цикли водності.
Тривалість циклів коливань водності розраховувалась не як відстань між точками максимумів, чи мінімумів, а як відстань між точками перетину згладжених кривих різного порядку, яка була спроектована на вісь часу (табл..3).
Таблиця 3. Характеристика багаторічних коливань водного стоку основних річок басейну Чорного моря
| Річка - пункт | Строки початку – закінчення циклів | Кількість повних циклів | Тривалість циклів, роки |
| Дунай- м.Рені | 1928-1942, 1943 – 1957, 1958 – 1970, 1971 - 1982 | 4 | 15, 15, 13, 12 |
| Дніпро- с.Лоцманська Камянка (м.Запоріжжя) | 1884-1897, 1898-1908, 1909-1918,1919-1934, 1935-1945,1946-1959,1960-1971,1972-1983 | 8 | 14,11,10,16,9,16,12,12 |
| Дністер – м.Бендери | 1890-1902,1903-1921,1922-1935,1936-1949,1950-1957,1958-1970,1971-1982 | 7 | 13,19,14,14,8,13,12 |
| Південний Буг- с.Олександрівка | 1925-1933,1934-1942,1943-1949,1950-1971,1972-1981 | 5 | 9,9,7,22,10 |
| Дон- ст. Роздорська | 1900-1919,1920-1933,1934-1948,1949-1965,1966-1987 | 5 | 20,14,15,17,17 |
| Кубань – м.Краснодар | 1918-1926,1927-1933,1934-1945,1946-1956,1957-1968,1969-1987 | 6 | 9,7,12,11,12,14 |
Результати досліджень, що представлені в даній таблиці, характеризують циклічність водного стоку досліджуваних річок за такими параметрами як тривалість повних циклів зміни водності, їх повторюваність на протязі наявного періоду гідрологічних спостережень (70 –120 років). Ці дані можна вважати основою для розробки рекомендацій щодо уточнення норми стоку річок з урахуванням циклічності.
Список літератури
1. Ворончук М.М., Самсонова Т.В. Анализ гидрометеорологических рядов методом скользящего полиномиального сглаживания// Труды УкрНИГМИ , 1980, вып.181, с.100-107.
2. Джоашвили Ш.В. Речной сток и сток наносов в Черное море/ Водные ресурсы, 1999, т.26, №3, с.275-282.
3. Кузин П.И. Циклические колебания стока рек северного полушария.Л:Гидрометеоиздат, 1970.-170 с.
4. Пелешенко В.І. Закревський Д.В. Сніжко С.І. Стік хімічних компонентів.В зб.: Малі річки України. Довідник, Київ, Урожай, 1991, с. 210-218.
5. Сніжко С.І. Чеботько К.О.Брагар М.С.Ларіонов Ю.С.Формування якості води прибережної акваторії Чорного моря в зоні впливу Червонознаменської зрошувальної системи. Гідробіологічний журнал, 1995, т.31, №5, с.101-110.