О.И. Лихачева
Естественные условия формирования водного баланса речных бассейнов рек Вологодской области и его особенности

В формировании водного баланса территории участвует сложный комплекс физико-географических условий. Обычно их подразделяют на две группы: климатические факторы и факторы подстилающей поверхности. К числу основных климатических факторов относятся радиационные и циркуляционные условия. Они определяют температурный режим, типы воздушных масс и их движение, атмосферные осадки. К факторам подстилающей поверхности – геологическое строение, рельеф и почвенно-растительный покров. Все они тесно связаны между собой.

Рассмотрим отдельно влияние климатических факторов и факторов подстилающей поверхности для условий Вологодской области.

Наиболее существенное влияние на водный баланс, как территории в целом, так и отдельных водных объектов и водосборов, оказывают атмосферные осадки. На исследуемой территории в течение всего года атмосферные осадки определяются главным образом активной циклонической деятельностью. Для выявления траектории движения воздушных масс и путей переноса влаги над территорией Вологодской области был выполнен расчет и построение пространственно-корреляционной функции, которая отражает зависимость коэффициентов парной корреляции между атмосферными осадками, исследуемых метеостанций, от расстояния между ними. Исходными данными для исследования послужили материалы наблюдений за атмосферными осадками на 15 метеостанциях и постах Вологодской области с периодом наблюдений 60 и более лет. Всего было определенно 105 парных коэффициентов корреляции.

Значительный разброс точек в поле координат (г, L) и наибольшее снижение коэффициента корреляции в диапазоне 100-200 км, очевидно, связано с тем, что траектория движения воздушных масс имеет сложные пути переноса влаги над территорией Вологодской области.

Вероятно, мощность циклонов при вхождении на территорию области и над ней снижается, и его последствия имеют самые разнообразные формы.

Наибольшее число случаев высокой парной корреляции атмосферных осадков отмечается для метеостанций, расположенных в западной части Вологодской области: Вытегры и Чарозера с метеостанциями Биряково, Тотьмы, Кичменгского Городка, Коробово, Никольска, Великого Устюга. Следовательно, можно предположить, что основные воздушные массы по территории Вологодской области проходят путь от Вытегры до Биряково, Тотьмы, Кичменгского Городка, Коробово, Никольска, Великого Устюга и охватывают область в меридианальном направлении. Вероятно, пункты наблюдений Вытегра и Чарозеро фиксируют основные массы западного переноса над территорией Вологодской области. Причиной тому, возможно, являются озеро Ладожское и Онежское. Остальные пункты наблюдений находятся на периферии основного пути движения воздушных масс.

Таким образом, наиболее увлажненные участки на территории Вологодской области находятся в районе Вытегры и Чарозера. Области конденсации атмосферных осадков – это Вожега – Белозерск – Тарнога.

В среднем до 50% атмосферных осадков на всей территории области расходуются на образование речного стока. Средняя величина стока составляет 250–280 мм. На реках, водосборы которых проходят по Андомской и Мегорской возвышенностях, Андомской гряде, Харовской и Белозерской средний сток достигает 300–390 мм. Наименьшая величина стока имеет место на равнинной части Кема – Белозерско – Молого – Судской низине и Сухонской впадине. Здесь сток равен 200–220 мм.

Под непосредственным воздействием климатических факторов формируется не только сток, но и испарение с поверхности суши. Наряду со стоком испарение является основным элементом расходной части водного баланса. Распределение суммарного испарения по территории области носит зональный характер. Характерной закономерностью распределения является повышенное его значение в западной части области, где расположены основные массивы болот, и в районе Сухонской впадины. С поверхностности бассейнов этих рек испаряется до 260 мм влаги, а в области Сухонской впадины оно достигает 330 мм. Зона повышенного испарения также выделяется в междуречье Ваги и Кулоя – 280 мм. В речных бассейнах рек с низкой влажностью почвогрунтов – Андомской и Мегорской возвышенностях, Андомской гряде, Харовской – испарение колеблется от 130 до 185 мм. В целом среднегодовое значение суммарного испарения для Вологодской области равно 200–220 мм. Суммарное испарение составляет около 40% от суммы атмосферных осадков.

С точки зрения влияния рельефа на водный баланс достаточно информативной характеристикой является геоморфологический фактор, введённый профессором А. Бефани. Геоморфологический фактор учитывает длину склонов водосбора и их уклон, что отражается на потерях атмосферных осадков в процессе образования стока, а именно на величине впитывания и поверхностном задержании на водосборе.

Геоморфологический фактор для территорий Вологодской области изменяется от 130 до 709. Минимальные значения характерны для водосборов рек, расположенных на Андогской и Белозерской гряде, соответственно 157 и 180. Для водосборов рек, расположенных на Кема-Белозерско-Молого-Судской низине, геоморфологический фактор свыше 350. Максимальное значение – 709 – характерно для равнинного водосбора р. Андога.

В центральной и восточной части области геоморфологический фактор равен 200–220. Исключение составляет Чарозерская и Сухонская впадина. Геоморфологический фактор бассейнов рек, водосбор которых проходит по данным впадинам, равен соответственно 420 и 380–400.

Проанализируем зависимости величины поверхностного задержания от геоморфологического фактора (рис. 2). Впитывание в данном случае не учитывается, т. к. на данную величину большее влияние оказывает распределение почв на поверхности водосбора и их механический состав. На графике (рис. 2) прослеживается тесная корреляционная связь между поверхностным задержанием и геоморфологическим фактором. График имеет криволинейный вид, это связано с тем, что поверхностное задержание не может иметь бесконечный объем.

Выявлено, что в зависимости от рельефа до 15% выпадающих атмосферных осадков теряется на поверхностное задержание, причем величина поверхностного задержания оказывает существенное влияние на водный баланс водосборов рек, расположенных в западной части области. Именно для этих рек – Индоманка, Кема, Шалошь, Кобожа. Колпь, Андога – характерны повышенные значения поверхностного задержания – 140–160 мм. Из рек, расположенных в восточной части, можно выделить реки Сить, Сямжа, Уфтюга, Кулой, Вага, поверхностное задержание которых равно 110–125 мм.

Полученные результаты оценки впитывания в почвогрунты показали, что в западной части Вологодской области, где расположены болотные почвы, впитывание изменяется от 120–200 мм. В центральной части на дерново-подзолистых почвах, сформировавшихся на карбонатном валунном суглинке и сверху перекрытых небольшим слоем бескарбонатных наносов, величина впитывания составляет 100–220 мм, в восточной и северо-восточной частях Вологодской области величина впитывания заметно больше и достигает до 250 мм на песках. На впитывание в среднем теряется от 7–20% выпадающих атмосферных осадков.

Средняя величина инфильтрации для условий Вологодской области равна 55–75 мм. Однако выделяются районы с повышенными значениями инфильтрации. В районах карста, а именно на севере области р. Андома-Рубцово (180 мм), Мегра-Павловская (149 мм) и на востоке р. Юг-Гаврино (197 мм), Евда-Аксеновская (204 мм). На юго-западе области в районе между Волго-Балтийским каналом и оз. Кубенским величина инфильтрации находится в диапазоне 100–110 мм. Объясняется это тем, что эти районы сложены водно-ледниковыми и озерно-ледниковыми (флювиогляциальными) отложениями песчаного и супесчаного состава.

Непосредственное влияние на водный баланс оказывает растительность.

Исследуемая территория относится к лесной зоне. Залесенность территорий составляет до 60% территории. Как правило, лесные массивы увеличивают суммарное испарение. Однако выполненный анализ зависимости суммарного испарения от лесистости и заболоченности не дал положительных результатов, выявилось отсутствие значимых корреляционных связей суммарного испарения от растительности. Вполне возможно, что это связано с высокими зональными величинами лесистости.

Источник: Лихачева О.И. Естественные условия формирования водного баланса речных бассейнов рек Вологодской области и его особенности / О.И. Лихачева // Вузовская наука – региону : материалы всерос. науч.-техн. конф. Т. 1 / [отв. ред. А.А. Плеханов]. – Вологда, 2011. – С. 267-269.