Содержание к диссертации
Введение
РАЗДЕЛ 1 Краткая физико-географическая характеристика исследуемой территории 10
1.1. Геологическое строение и рельеф бассейна . 12
1.2. Климатические условия бассейна реки Дунай 14
1.3. Почвы и растительный покров в бассейне реки Дунай 18
1.4. Водохозяйственные мероприятия в бассейне реки Дунай . 20
1.5. Границы устьевой области Дуная . 23
1.6. Гидрографическая сеть в пределах устьевой области Дуная . 27
1.7. Гидротехнические работы на территории устьевой области Дуная... 41
РАЗДЕЛ 2 Сток воды и его распределение по водотокам дельты Дуная 46
2.1. Многолетнее изменение стока воды в вершине дельты реки Дунай.. 46
2.2. Распределение стока воды по рукавам дельты 54
2.2.1. Время руслового добегания на украинском участке Дуная . 57
2.2.2. Распределение стока воды по основным рукавам дельты . 62
2.2.3. Русловой водный баланс в основных рукавах дельты 67
2.2.4. Распределение стока воды по водотокам системы Килийского рукава . 70
РАЗДЕЛ 3 Сток наносов и его распределение по водотокам дельты Дуная 81
3.1. Методика расчета стока взвешенных наносов в дельте Дуная и предложения по уточнению режимной информации 83
3.2. Многолетние изменения стока взвешенных наносов Дуная в вершине дельты 90
3.3. Пространственная и временная изменчивость мутности дунайской воды 94
3.4. Распределение стока наносов по рукавам дельты Дуная 109
РАЗДЕЛ 4 Морфологические процессы в устьевой области Дуная . 115
4.1. Русловые процессы в устьевой области Дуная . 117
4.2. Динамика морского края Килийской дельты Дуная 126
Выводы . 134
Список использованных источников 139
Приложения 149
- Водохозяйственные мероприятия в бассейне реки Дунай
- Время руслового добегания на украинском участке Дуная
- Многолетние изменения стока взвешенных наносов Дуная в вершине дельты
- Динамика морского края Килийской дельты Дуная
Введение к работе
Актуальність теми. Гирлова область Дунаю - складна природна система, стан якої визначають процеси, що відбуваються як на території водозбору річки, так і в самій дельті. Зміна кліматичних умов, будівництво гідротехнічних споруд у басейні Дунаю в XX сторіччі привели до трансформації стоку води і наносів у вершині дельти. Досить активним був прямий техногенний вплив на гирлову область Дунаю - будівництво дамб, днопоглиблювальні і русловиправні роботи в дельті змінили структуру її гідрографічної мережі, вплинули на процеси перерозподілу стоку, динаміку морського краю. Антропогенне навантаження призвело до зміни природних тенденцій розвитку гідрографічної мережі, а також гідрологічного режиму водойм і водотоків дельти й гирлового узмор'я. Характерною рисою дельти Дунаю в її теперішньому стані є динамічність у перерозподілі стоку і супроводжуючих процесів.
Раціональне використання гирлової області Дунаю, у тому числі і як транспортної артерії, з мінімізацією збитків для унікальної природи, неможливе без належного наукового їх обґрунтування, яке, у свою чергу, опирається на гідрометеорологічну інформацію, а також проведення регулярного екологічного моніторингу. Таким чином, актуальність роботи обумовлена необхідністю одержання сучасної і надійної гідрологічної інформації, як бази для наукових обґрунтувань різних водогосподарчих проектів і заходів.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводилися в рамках:
- науково-дослідної роботи кафедри гідрології суши ОДЕКУ: «Водні ресурси річок України» (№ ДР 0103U005145), (2002 - 2007 рр.);
- науково-дослідних робіт «Гідрометеорологічні, гідрологічні й гідроморфологічні характеристики русла глибоководного судноплавного ходу Дунай - Чорне море на ділянці Кілійської дельти» у складі робочого проекту «Створення глибоководного судноплавного ходу Дунай - Чорне море на українській ділянці дельти», відповідно до розпорядження Кабінету Міністрів №598-р від 13.10.2003 р. (2002-2004 рр.);
- програми комплексного екологічного моніторингу ГСХ «Дунай - Чорне море» (2004-2008 рр.);
- угоди між урядами України і Румунії про співробітництво в галузі водного господарства на прикордонних водах (2002-2008 рр.);
- програм і планів гідрометеорологічної діяльності Дунайської ГМО.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є оцінка характеристик стоку води й наносів, а також вивчення динаміки рукавів і морського краю дельти Дунаю в умовах активної водогосподарської діяльності. Для досягнення головної мети необхідно було вирішити наступні завдання:
- оцінити стан гідрографічної мережі в сучасних умовах;
- розробити науково-методичні підходи до розрахунків стоку води й наносів річки Дунай і водотоків дельти, використовуючи дані гідрометричних вимірів;
- дослідити закономірності багаторічної мінливості стоку води й наносів у вершині гирлової області Дунаю;
- розрахувати сучасний розподіл стоку води й наносів по рукавах дельти Дунаю;
- оцінити вплив вітрів різних напрямків на процеси перерозподілу стоку в Кілійській дельті;
- оцінити динаміку русел дельтових водотоків і морського краю;
- розробити рекомендації, спрямовані на підвищення надійності гідрологічної інформації.
Об'єкт дослідження – гирлова область Дунаю в умовах господарських перетворень.
Предмет дослідження – сучасні характеристики стоку води й наносів у гирловій області річки Дунай, динаміка русел дельтових водотоків і морського краю.
Методи дослідження – експериментальні, гідрометричні, статистичні, аналітичні і балансові; виконаний аналіз космічних знімків і фотографій; використано пакет програм Microsoft Office і графічний редактор CorelDRAW 12.0 Graphic.
Наукова новизна одержаних результатів. Найбільш суттєві елементи наукової новизни дисертації полягають у наступному:
уточнені межі і гідрологічні об’єкти, що входять до складу гирлової області;
вперше запропоновані схеми для розрахунку часу руслового добігання на українській ділянці Дунаю, їх використання забезпечило підвищення надійності кривих витрат води;
дістали подальший розвиток дослідження багаторічного і сезонного перерозподілу стоку по рукавах дельти Дунаю, розроблені прогнози гідрологічного стану дельтових водотоків;
розроблена і реалізована методика вимірів і розрахунків швидкості течії і мутності води, що дозволяє оцінювати часову і просторову мінливість гідрологічних елементів у різні фази гідрометеорологічного режиму;
вперше одержано і досліджено величини короткочасного перерозподілу стоку в рукаві Бистрий Кілійської дельти Дунаю, пов’язаного з дією вітру;
удосконалено методи виміру і розрахунку стоку завислих наносів, а на їх основі уточнені характеристики твердого стоку за багаторічний період;
вперше визначені гідрологічні умови, за яких всі наноси, які надходять у виток рукава Бистрий, проходять вздовж нього в завислому стані;
удосконалено методи відбору проб донних відкладень;
дістали подальший розвиток вивчення руслових процесів в дельті. З урахуванням динаміки водності рукавів української ділянки Дунаю оцінено зміну морфометрії русел;
досліджено стан морського краю Кілійської дельти й розглянута його динаміка в сучасних умовах.
Практичне значення одержаних результатів. полягає у підвищенні надійності гідрологічної інформації, як бази для наукового обґрунтування водогосподарських проектів та збільшення ефективності керування водогосподарськими й воднотранспортними системами в гирловій області річки Дунай. Рекомендації дисертаційної роботи з виміру й розрахунку стоку завислих наносів впроваджені в практику роботи Дунайської ГМО.
Особистий внесок здобувача. Основні результати досліджень належать авторові. У роботі використаний емпіричний матеріал, отриманий автором або під його керівництвом у ході експедиційних досліджень Дунайської ГМО, проведених у період 2002-2007 рр. Удосконалено методичні засади, які стосуються оцінки впливу згінно-нагінних процесів на такі режимні характеристики як водний і твердий стік. Удосконалено методи вимірів і розрахунку твердого стоку. Основний об’єм наукових праць виконано автором.
Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень були представлені на наступних наукових конференціях і симпозіумах: V-VII наукові конференції молодих учених ОДЕКУ (Одеса, 2005 - 2007 рр.), Міжнародна наукова конференція «Гідроекологія річкових русел» (Київ, 2006), III Всеукраїнська наукова конференція «Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія» (Київ, 2006), XXIII Conference of Danubian countries on the hydrological forecasting and hydrological bases of water management (Belgrade, 2006), X International Symposium on River Sedimentation (Moscow, 2007), V Міжнародна науково-практична конференція молодих учених «Pont Euxinus - 2007» (Севастополь, 2007), Міжнародна наукова конференція «Глобалізаційні процеси в природокористуванні» (Алушта, 2008).
Публікації. Основні результати дисертаційної роботи опубліковані у 15 наукових працях, з них 5 - у виданнях, рекомендованих ВАК України.
Водохозяйственные мероприятия в бассейне реки Дунай
Наиболее полное и комплексное определение устьевой области реки и дельты реки приводится в [40,48]. Устьевая область реки (устье реки) – это особый физико-географический объект, охватывающий место впадения реки в прием-ный водоем (океан, море, озеро), состоящий из части нижнего течения реки – устьевого участка реки, включая дельту, если она имеется, и части прибрежной зоны приемного водоема – устьевого взморья [40]. Дельта – это сфор-мировавшаяся в результате современных процессов отложения и переотложе-ния речных и частично морских наносов при взаимодействии реки и приемного водоема, а также развития почвенно-растительного покрова, часть устьевой об-ласти реки, включающая верхнюю подверженную руслоформирующей дея-тельности речного потока толщу устьевого конуса выноса реки и надводную аллювиальную сушу, обычно имеющую сложную и динамичную гидрографи-ческую сеть (систему водотоков и водоемов) и специфический ландшафт[48].
Границы устьевой области и дельты Дуная. Устьевая область Дуная – сложная гидрографическая система, включающая в себя несколько крупных, связанных между собой элементов: придельтовый участок реки; русловую сеть дельты, придунайские озера- лиманы, примыкающие к придельтовому участку реки; дельтовые (внутридельтовые) озера; придельтовые озера-лиманы; при-дельтовые (приморские) озера-лагуны, устьевое взморье. Верхняя граница (вершина) устьевой области определена по дальности распространения нагонов в межень и находится при впадении последнего притока Дуная-реки Прут в 170,3 км от устьевого створа рукава Прорва[12]. Нижняя граница устьевой об-ласти – взморье. Это полоса, в которой происходит смешение речных и мор-ских вод, её ширина может существенно изменятся в зависимости от гидроме-теорологических условий. Среднее значение её ширины - 8-10 км и протяжен-ность с севера на юг - 180 км[14]. Границы дельты определены следующим образом [12]: северная прохо-дит от вершины дельты (места разделения Дуная на Килийский и Тульченский рукава) вдоль южных берегов озер Кугурлуй, Катлабух, Китай и лагуны Сасык, охватывает северные отмершие водотоки системы Килийского рукава, выходит к Черному морю, немного севернее с. Приморское. Южная граница дельты проходит от её вершины вдоль склона Добруджского плато, охватывает правобережную полосу всего Тульчинского рукава, а затем идет по берегу озера-лагуны Разельм до Черного моря. Восточная граница дельты совпадает с её морским краем и проходит от с. Приморское на севере до гирла Портица - на юге. В состав дельты не входят придельтовые водоемы к северу от Килийского рукава и озерно-лагунный комплекс Разельм-Синое, местные водосборы этих водоемов и устьевое взморье. В состав дельты включены внутридельтовые озе-ра и поверхность дельтовых водотоков. Площадь дельты Дуная 4200 км2, из них 20% принадлежит территории Украины.
Придельтовые водоемы (материковые и морские) генетически не являют-ся морфологическими элементами аллювиальной дельтовой равнины, а только территориально примыкают к ней. Однако, их гидрологический режим в значи-тельной мере находится под влиянием устьевых процессов, и поэтому они обычно включаются в состав устьевой области[48]. Площадь устьевой области Дуная, по оценке автора -7460 км2, из них площадь придельтового участка реки – 43 км2, самой дельты - 4200 км2, придельтовых и приморских озер – 1413 км2, устьевого взморья- 1800 км2. Границы устьевой области показаны на рис.1.2. В качестве видовых названий естественных водотоков в устьевой области реки вполне достаточно применить следующие четыре: 1) основное русло реки; 2) рукав; 3)проток; 4) гирло. К основному относится русло, по которому осущест-вляется основной сток воды и наносов реки выше деления на дельтовые водо-токи. Наиболее крупные водотоки дельты, имеющие собственную русловую сеть, называются рукавами. Более мелкие водотоки дельты, обычно выпол-няющие функции соединительных водных артерий, называются протоками. Термин “гирло” целесообразно применять только для коротких водотоков, со-единяющих приморские водоемы дельты с устьевым взморьем[40]. Для назва-ния водотоков устьевой области Дуная чаще всего применяют термин рукав. Рукав, по которому после узла деления проходит большая часть стока, называ-ется главным. Придельтовый участок Дуная (на отрезке от устья Прута до Из-маильского Чатала) - основное русло реки или просто река Дунай. После перво-го деления для названия водотока употребляют следующие слова: река Дунай, рукав… (далее следует название рукава). В дельте Дуная существует определе-ние основные рукава – наиболее древнее, крупные рукава дельты, образованные при делении основного русла и имеющие свои речные системы. Проток (про-тока) – редко встречается в названиях дельтовых водотоков Дуная и часто за-меняется словами рукав, ерик. В нашем описании большинство водотоков дельты называются рукавами, проток – водоток, выполняющий функции соединительной артерии. Сильно преобразованные и искусственно созданные водотоки - каналы. В некоторых случаях слова рукав, протока и канал являются синонимами. Водоемы устьевой области можно различать по местоположению на дельтовые и придельтовые[48]. В устьевой области Дуная выделяют придунай-ские и придельтовые водоемы, придельтовые приморские и дельтовые водо-емы[12].
Время руслового добегания на украинском участке Дуная
Рукав Быстрый является одним из развивающихся в Килийской дельте. Длина его 9 км, ширина - 120-200 м, глубина - 8-14 м. Русло слабоизвилистое. На всем протяжении рукава берега сложены плотными, вязкими илами, покры-ты тростником и местами деревьями. Берега обрывистые, размываемые, осо-бенно в истоке и в излучинах. В истоке рукава Быстрый происходит интенсив-ный размыв правого берега. Скорость размыва в плане достигает 7-8 м/год. Ле-вый берег в истоке намывается, но скорость его намыва значительно меньше, чем размыв правого. Исток рукава медленно сползает вниз по течению вдоль Старостамбульского рукава. Увеличение расходов воды в рукаве Быстрый про-исходит вследствие интенсивного выдвижения устьевого бара рукава Старос-тамбульского в море. В настоящее время длина Старостамбульского рукава (от истока рукава Быстрый) в 1.5 раза больше, чем длина рукава Быстрого. В мае 2004 г. на баре рукава были начаты дноуглубительные работы по обеспечению судоходства.
Русло рукава Восточный слабоизвилистое, берега обрывистые, низкие, поросшие тростником и на отдельных участках кустарниковой ивой. Ширина русла на всем протяжении составляет 55-80 м, глубина на фарватере 2.8-7.7 м. Рукав Лимба впадает в мелководный залив. Его длина 6.9 км, ширина - 20-45 м, глубина по фарватеру - 1.8-3.0 м. Русло рукава заиливается. Берега низменные, покрытые древесной и кустарниковой растительностью, а также тростником. Рукав Курильский образовался в 20-х годах XX столетия. Длина его 6.5 км, ширина - 30-60 м, глубина по фарватеру - 2-4 м. Он впадает в мелководный залив. Берега низменные, сложенные илистыми и песчаными наносами. Ку-рильский рукав интенсивно заиливается.
Цыганский выходит устьем в открытое море. Длина его 3 км, ши-рина русла - 40-60 м, глубина - 4-7 м. Берега низменные, поросшие тростником, местами ивой. Исток динамичный: правый берег размывается, левый намывает-ся, исток рукава смещается вниз по течению вдоль Старостамбульского рукава. Рукав активно развивается. Русло Очаковского рукава слабо извилистое, шириной от 180 до 400 м и глубиной от 5 до 15 м. Берега не обвалованы, возвышаются над меженным го-ризонтом на 0.6-1.2 м. Правый берег от Вилково до истока рукава Полуденный занят огородами и садами. Грунт в садах насыпной. Левый берег на всем про-тяжении открытый. От Очаковского рукава отделяются: на 16.8 км – правый рукав- Анкудинов, на 9.3 км – правый рукав - Полуденный, на 5.8 км – левый рукав - Прорва, на 3.7 км – правый рукав - Гнеушев. Ниже истока рукава Гне-ушев, продолжением Очаковского является Потаповский рукав. Рукава Анкудинов и Полуденный, сливаясь, образуют единый водоток, выходящий на приглубое взморье. Рукав Анкудинов небольшой. Длина его 10.8 км, ширина - 40-80 м, глубина по стрежню - 3-7 м. Русло рукава слабоизвили-стое, берега низменные, обрывистые и не обвалованы. В верхней части протоки прирусловые валы заняты садами и огородами. Берега заросли тростником, местами деревьями и кустарниками.
Рукав Полуденный до слияния с рукавом Анкудинов имеет ширину 50-80 м, ниже ширина его увеличивается до 110 м, глубина на фарватере - 3-7 м. Во-доток слабоизвилистый, берега низменные, заросшие тростником, деревьями, кустарником. Рукав Прорва в 1957 г. в результате проведенных руслорегулирующих работ в истоке и на устьевом участке был превращен в основной судоходный путь на территории Украины, для выхода из Дуная в Черное море. В настоящее время длина рукава составляет 6 км, ширина - 100-180 м, глубина на фарватере - 5.0 -8.0 м, в устье - 0.5-1 м. Дноуглубительные работы в рукаве проводились последний раз летом 1994 г. Бар рукава сильно заилен, судоходство до 2007 г. осуществлялось через канал Соединительный (Обводной). Канал Соединитель-ный соединяет рукав Прорва с морем, по нему проходит около 50% стока Про-рвы. Русло рукава Прорва в истоке слабоизогнутое и в результате размыва пра-вового и намыва левого берегов изгиб постепенно увеличивается. Берега низ-менные, обрывистые, поросшие преимущественно тростником, луговым разно-травьем, а местами деревьями и кустарниками. Левый вогнутый берег на участ-ке 5-3 км размывается. Прорва находится в стадии интенсивного отмирания.
Гнеушев почти прямолинейное, берега низменные, обрыви-стые, заросшие в основном тростником, изредка - ивой. На протяжении 1.3 км он течет одним руслом, затем делится на два водотока. Длина рукава 4.0 км, ширина - 50-80 м, глубина по стрежню - 3-6 м, к устью сильно уменьшается - до 0,5-0,7 м. Берега подвержены размыву.
Потаповский является продолжением Очаковского. В узле деления рукавов Потаповский - Гнеушев русло рукава Потаповский имеет резкий изгиб в плане, а ниже по течению оно почти прямолинейное с постепенным расшире-нием к устьевому бару и одновременным уменьшением глубин с 5 до 1 м. По-таповский рукав по возрасту относительно молодой, находится в стадии отми-рания. Ширина русла 90-120 м, глубины на фарватере - 4-5 м. Берега низмен-ные, заросшие тростником, кустарником, а некоторые участки - деревьями. На территории румынской части дельты имеется три основных рукава: Тульчинский, Сулинский и Георгиевский, краткие сведения о которых приве-дены ниже. Тульчинский рукав относительно короткий (его длина 17 км), имеет еди-ное русло и одну крупную излучину около г. Тульчи. От этого рукава отходит построенный в 1983 г. канал «36 миля». Тульчинский рукав делится на 34 миле на Сулинский и Георгиевский рукава. Сулинский рукав последние 150 лет подвергается активному антропоген-ному воздействию, в настоящее время представляет собой судоходный канал. Длина канала 76 км, из которых 13 км это выдвинутый в море участок, ограж-денный с обеих сторон дамбами. Ширина канала от 130 до 160 м, он обеспечи-вает проход морских судов с осадкой 7,3 м. Система Георгиевского рукава преобразована в 1981-1992 гг., когда были спрямлены шесть крупных излучин. В результате чего длина рукава сократи-лась на 30% и составляет в настоящее время около 77 км. Ширина рукава в среднем около 380 м. От рукава влево отходит длинный канал Литков, а вправо отделяются два крупных канала: Дунавец, впадающий в озеро Разелм, и канал Дранов, подающий воду в оз. Дранов. На территории румынской дельты также имеется большое количество мелких проток и каналов, имеющих ведущую роль во внутреннем водообмене. Водоемы устьевой области Дуная. По генезису в устьевой области Дуная различают три типа водоемов: внутридельтовые озера, озера-лагуны и озера-лиманы[12]. Можно также добавить четвертый тип водоемов – искусственно созданные пруды.
Многолетние изменения стока взвешенных наносов Дуная в вершине дельты
Состояние вопроса. Сток наносов является одним из главных факторов, который определяет формирование дельты в устье реки. Количество речных наносов, поступающих в устье реки, их распределение по рукавам дельты, влияет на темпы и масштабы нарастания фронтальных зон дельты. Остается довольно сложной задача сбора информации об условиях фор-мирования различных фаз стока в бассейне Дуная. Часто известны лишь метео-рологические характеристики на некоторых участках бассейна, а получаемая информация поступает в весьма ограниченном объёме. Общие принципы фор-мирования стока каждой фазы водности следующие:
Продолжительность, объем, максимальные уровни, мутность воды ве-сенне-летнего половодья определяются несколькими факторами: снегозапасами на территории бассейна, температурным режимом, условиями подстилающей поверхности, а так же наличием дождей в это время и их характеристиками. Весенне-летнее половодье в низовьях Дуная можно разделить на подфазы: подъём, стояние высоких уровней (с некоторыми их колебаниями), спад. Часто весенне-летнее половодье проходит несколькими волнами. На подъёме и стоя-нии высоких вод мутность воды в пределах устья Дуная достаточно велика. Взвешенные наносы представлены в это время, в том числе, крупнодисперсным материалом (некоторые частицы в это время достигают диаметра 0,1 – 0,5 мм). 2. Во время летне-осенней и зимней межени роль поверхностной состав-ляющей стока с территории водосбора уменьшается, а мутность дунайской во-ды сравнительно мала.
Дожди и особенно ливни, проходящие на Среднем и Нижнем Дунае в теплое время года, вызывают некоторый (часто незначительный) подъём уров-ня, но при этом особенно заметно увеличение мутности воды. В устьевой об-ласти наблюдаются пики мутности воды, которые иногда превышают макси-мальную мутность половодья. Наносы чаще всего представлены мелкодисперс-ным (0,01-0,03 мм) материалом. 4. В некоторые годы в устье Дуная наблюдаются зимние паводки, вы-званные стаиванием снега на территории бассейна во время оттепелей. Условия формирования стока в это время года таковы, что мутность дунайской воды, как правило, повышается, но незначительно. Перенос наносов в реке определяется транспортирующей способностью потока и наличием транспортируемого материала. Транспортирующая способ-ность потока – это предельный расход наносов, который способен переносить поток. В случае превышения расхода взвешенных наносов над транспорти-рующей способностью на данном участке происходит осаждение их, в против-ном случае - размыв. Транспортирующая способность зависит от гидравлики потока и гранулометрического состава наносов[23,69,73]. По течению Дуная имеется много разных участков со своими морфометрическими характеристи-ками, поэтому и условия транспорта наносов изменяются от одной части реки к другой. В главную реку впадает также множество притоков с водой, имеющей свою мутность, отличающуюся от мутности воды Дуная. По длине реки и её притоков имеется большое количество водохранилищ и прудов, которые ока-зывают значительное влияние на твердый сток и его режим. Оценкой величины стока наносов в устье Дуная занималось много авто-ров. В ранее опубликованных работах встречается различные цифры средне-многолетних величин стока наносов Дуная: от 42 до 84 млн. т/год. Так, соглас-но наиболее поздним публикациям, средний сток наносов равен 65 млн. т/год за 1861-1922 гг. [56]; 67,5 млн. т/год - за 1921 – 1960 гг.[14]; 66,6 млн. т/год - за 1921-1962 гг.[88]; 44,2 млн. т/год - за 1960-1979 гг.[43], 42,3 млн. т/год - за 1961-1993 гг.[41]; 54,6 млн. т/год - за 1840 -1999 г.[31,32]. Согласно моногра-фии[12], среднегодовой сток взвешенных наносов составил 62,8, 52,3, 38,8 млн. т/год за периоды 1840-1920, 1921-1960, 1961-2002 гг. соответственно. В работах [12,31,32,33,89,98] говорится о сокращении стока наносов во второй половине XX в. в результате отложения их в водохранилищах Дуная и его притоков. Впервые И.В. Самойловым[67] а позже в работах М.В. Михайло-вой[51,52,91,94] было проведено сравнение объёмов прирастания дельты с объ-ёмами вынесенных Дунаем наносов. Выяснено, что увеличение конуса выноса дельты за различные интервалы времени больше, чем измеренный сток наносов за эти же периоды. Автором диссертации указываются причины занижения стока взвешенных наносов, которые состоят в особенностях методик измерений в дельте и несовершенстве измерительных приборов[85]. Помимо этого, не уч-тен сток влекомых наносов, в значительной степени влияющий на процессы дельтообразования.
В зависимости от характера и полноты исходных данных определение средних суточных (ежедневных) расходов взвешенных наносов может быть осуществлено с использованием двух методов[54]. Первый состоит в установ-лении связи между мутностями единичных проб воды (ед), отобранных на по-сту в день измерения расхода воды (Q) и взвешенных наносов (R), и средней мутностью потока (ср), полученной в результате этих измерений. Затем, имея надежные связи вида ср= f (ед) и кривую расходов Q= f (Н), посредством отбо-ра единичных проб для определения ед и наблюдениям за уровнем воды (Н) в любой момент времени можно определить расход взвешенных наносов, как R = Q ср. Второй метод предполагает установление зависимости между изме-ренными расходами воды (Q) и расходами взвешенных наносов (R). Имея связи вида R = f (Q) для всего диапазона колебания уровней воды или отдельно по каждой фазе водности, R определяется как функция от Q. Более надежный и полный учет стока наносов в дельте Дуная может быть осуществлен с примене-нием первой схемы, т.к. мутность дунайской воды имеет большую изменчи-вость при фиксированном значении расхода воды. В практике расчетов, принятых в Дунайской ГМО для построения графи-ков связи ср= f (ед), используются данные о ср, полученные при измерении расходов взвешенных наносов и единичной мутности ед на ближайшем к гид-роствору посту в день измерения R. Зависимости ср= f (ед) приводятся к ли-нейному виду ср=kед, где k - переходный коэффициент, равный тангенсу угла наклона линии связи между единичной и средней мутностями. Устанавливает-ся k ежегодно либо за несколько последних лет при условии, что место и способ отбора проб на определение ед оставались неизменными.
Динамика морского края Килийской дельты Дуная
Используя информацию о распределении величин мутности воды данного сце-нария прохождения твердого стока, легко оценить вероятность попадания еди-ничной мутности в тот или иной интервал. Полученная информация может быть применима для оценки качества наблюдений как за единичными мутно-стями на постах, так и за мутностями воды при измерениях расходов взвешен-ных наносов. Так, например, 18 апреля 2006 г, при отборе пробы была вероятность, рав-ная около 11%, отобрать пробу с мутностью попавшей в диапазоны [720-680 г/м3)., [650-610 г/м3), [610-580 г/м3), [550-510 г/м3), [510-430 г/м3). Вероятность, равную 3%, отобрать пробу с мутностью более 1140 г/м3 и эта же вероятность с мутностью менее 260 г/м3. Вероятность отобрать пробу с мутностью, попавшей в диапазон 680-430 г/м3, составляла всего 59%. Однако, и этот диапазон до-вольно широк для установления надежных переходных коэффициентов от еди-ничной мутности к средней мутности потока (пункт 3.1 текущего раздела). Большая изменчивость мутности ед на постах Вилково и Быстрое была под-тверждена данными, полученными при ежечастном отборе проб во время про-ведения исследований. В условиях среднего стока 22 июля и 20 августа 2006 г. амплитуда времен-ных колебаний мутности заметно меньше. В условиях средней водности реки, отобрав единичную пробу воды на мутность, намного большая вероятность то-го, что её значение будет близким к средней мутности за 5 часов. Автором также было выполнено сравнение эмпирических и теоретических кривых обеспеченности величин мутности. Эмпирические значения мутности нанесены на клетчатку вероятности (прилож. В.7). Имея относительно короткие ряды наблюдений, а также недостаточный уровень освещенности временной изменчивости мутности для каждого сценария твердого стока, доказывать обос-нованность применения при расчетах той или иной теоретической кривой для аппроксимации мутностей, на наш взгляд, пока преждевременно. Считаем, тем не менее, что на данном этапе исследований при экстраполяции мутностей для условий высокой водности реки допустимо применять кривую трехпараметри-ческого гамма-распределения, а при средней и низкой водности следует экстраполировать эмпирическую кривую. По-видимому, экстраполировать ве личины допустимо на время, не превышающее одни сутки. Таким образом, при данной дискретности отбора за сутки можно отобрать 144 проб и они подчи-нятся распределению, приведенному в прилож. В.6. Теоретически, в условиях половодья, наблюдавшихся 18 апреля 2006 г., наибольшая мутность за сутки будет иметь обеспеченность около 0,7%, т.е. величину в 1200 г/м3. Наименьшая мутность при этом обеспечена на 99,3% и равна 300 г/м3. В условиях средней водности реки 22 июля 2006 г. теоретически за сутки одна из проб могла иметь мутность 240 г/м3(максимум) и одна мутность, равную 150 г/м3(минимум). В условиях межени 8 октября 2006 г. максимальное и минимальное расчетные значения мутности за сутки равнялись 160 и 38 г/м3 соответственно. На основе проведенного исследования временной изменчивости мутности воды в рукаве Быстрый можно сделать ряд выводов и рекомендаций:- колебания значений мутности проб воды, отобранных батометром-бутылкой в грузе за короткие промежутки времени (5 часов) очень велики. Особенно велика амплитуда колебаний во время высокого половодья. Однако, данные колебания не имеют направленных тенденций. Поэтому при определе-нии средней мутности данного режима прохождения твердого стока важно ко-личество отобранных проб на определение мутности, а не распределение (рас-тягивание) отборов проб на большой интервал времени. Так, в условиях поло-водья в точке измерения мутности достаточно последовательно отобрать 10-15 проб, а в условиях среднего стока и межени - 5-10 проб. Среднее значение мут-ности этих проб с большой степенью надежности можно принять как среднее значение мутности данной фазы гидрологического режима реки, а также как среднесуточное значение при условии отсутствия резких скачков мутности; - при измерении расхода взвешенных наносов в условиях половодья коли-чество отбираемых проб должно быть увеличено на гидростворах дельты ми-нимум вдвое (для рукава Быстрый с 8 до 16). При измерениях мутности в усло-виях среднего стока и межени увеличивать количество отбираемых проб неце-лесообразно. Однако, объем проб при абсолютном уменьшении мутности дол-жен увеличиваться в соответствии с требованиями Наставлений[54]; - принимать единичную мутность, отобранную в 8 часов на постах, как единичную среднесуточную, особенно в условиях половодья, не совсем верно. На гидрологических постах, находящихся в пределах устьевой области необхо-димо увеличить количество отбираемых проб для определения мутности с 1 до 10-15 в условиях половодья и с 1 до 5-10 - для условий межени. Причем пробы могут быть отобраны не в течение суток, а последовательно за один прием; - исследования, проведенные в различные фазы гидрологического режима реки, не выявили связей между мутностью воды и скоростью течения. Также не выявлена взаимосвязь между мутностью воды и элементами ветрового режима; - нарушение однородности мутности в коротких временных рядах, по-видимому, происходит лишь в случае активной смены сценариев прохождения твердого стока: резкого изменения мутности воды и скорости течения. Вероят-ность попадания серии измерений в такой временной интервал незначительна.