Трансформация водного режима полизональных рек

Многие речные системы Европы берут свое начало в высокогорьях Альпийского пояса и полизональны. Примером зональной и азональной естественной трансформации водного режима таких европейских рек служит крупнейшая из них — р. Рейн (рис. 4.2).

Гидрограф Верхнего Рейна (местное его название Передовой Рейн) в створе 1 (Шмутгер), расположенном в 11 км от места впадения реки в Боденское озеро, характеризует приток в него главной РВМ. Расход воды здесь с конца зимней межени увеличивается по мере подъема в горы фронта весеннего снеготаяния и достигает максимума в июне, что свидетельствует о преимущественно снеговом питании реки на подъеме летнего половодья и о преобладающем ледниковом питании во время его спада в летние месяцы. Благодаря этому сток Верхнего Рейна имеет среднюю естественную зарегулированность (<�р = 33%) при почти 8-кратном превышении максимальным среднемесячным расходом его минимального значения в феврале.

Рис. 4.2. Внутригодовые колебания среднемесячных расходов воды, осредненных за 1936—1955 гг. (W. Eschweiler, 1959), в створах Шмуттср (/), Ноль (2), Рейнфельден (2), Вормс (4) и Андернах (5).

Сравнивая на рис. 4.2 гидрографы в створе 2 (он расположен в 25 км от истока Рейна из озера) и в створе 1, можно оценить азональную естественную трансформацию стока Рейна в котловине Боденского озера. Она проявляется, во-первых, в 1,5-кратном увеличении среднего годового водного стока и, во-вторых, в сглаживании внутригодовых его колебаний за счет увеличения стока преимущественно в летний, осенний и особенно в зимний сезон. Среднее многолетнее значение стока реки возрастает с 7,2 до 11,8 км³/год. Но столь большое увеличение стока воды из озера за счет притока в него десятка малых рек с суммарной площадью водосбора втрое меньшей, чем бассейн Верхнего Рейна, и вследствие превышения слоя осадков над слоем испарения с его акватории представляется маловероятным. Так, судя по карте водообеспеченности Европы в Атласе МВБ [17], величина видимого испарения с Боденского озера, равная x-Zo, составляет 400 мм/год, поскольку таково значение изолинии избытка водных ресурсов, пересекающей изображенную на этой карте поверхность озера. Ее площадь равна 539 км², следовательно, увеличение стока за счет видимого испарения составляет всего 0,2 км³/год.

Более значимой причиной увеличения стока Рейна из котловины Боденского озера служит исключительно интенсивное питание подземными водами речек, стекающих в озеро с южных склонов возвышенности Швабского Альба. Она служит водоразделом бассейнов Верхнего Дуная и Боденского озера и сложена трещиноватыми юрскими известняками. В этом районе средний годовой сток Дуная уменьшается в 2,3 раза вследствие фильтрации воды из его русла в карстовые полости. Накапливающиеся в них подземные воды выклиниваются многочисленными источниками с большим дебитом и стекают в озеро. На одной из таких речек, например, имеется гидрометрический створ с площадью водосбора 9,5 км², где среднегодовой расход составляет 8,9 м³/с (Р. Келлер, 1965). Рассчитываемый для него среднегодовой модуль водного стока получается необычайно большим — 937 л/(с • км²) изза почти исключительно подземного питания этой речки с территории гораздо большей поверхностного водосбора. Таким образом, трансформация водного стока Рейна в котловине Боденского озера — следствие сочетания двух азональных факторов: гидрогеологического и гидрографического, увеличивающих долю базисного сток Рейна до ср = 41%.

Следующий створ 3 на Рейне расположен ниже впадения в него р. Ааре, водоносность которой в 1,5 раза больше принимающего ее воды Рейна. Очень разветвленная речная система р. Ааре, как и Верхний Рейн, питается стоком со снежников и ледников северозападных склонов Альп, трансформирующимся в горных озерах (Бриенцское, Тунское, Невшательское, Фирвальдштетское, Цюрихское и др.). Поэтому форма гидрографа в створе 3 практически та же, что в створе 2, хотя расход воды в Рейне утраивается, а базисный сток возрастает до 48% при всего двухкратном различии среднемесячных экстремальных расходов воды.

У г. Базеля, в 18 км ниже створа 3, Рейн выходит из Альп в Верхне-Рейнскую низменность. Таким образом, в альпийском очаге формирования стока речная система Рейна собирает лишь 1/3 (более 32 км³/год) своих водных ресурсов и имеет летнее половодье и зимнюю межень, различия которых сглажены обильным подземным питанием и озерным регулированием стока.

Постепенно увеличивающаяся зональная трансформация внутригодового распределения стока Рейна, пересекающего с юга на север зону широколиственных лесов умеренного пояса, видна на рис. 4.2 по все более нарастающим среднемесячным расходам воды в холодную часть года. Так, в створе 4, расположенном ниже устья правобережного притока р. Неккар, летний сток, по сравнению со створом 3, увеличился на 16—18%, тогда как зимний — на 75%.

Наконец, в створе 5, расположенном ниже устьев правобережного притока Майна и левобережного притока Мозеля, формирующих типично зональный режим стока на плоскогорьях Баварии и Лотарингии, водный режим окончательно преобразуется в зональный, свойственный большинству западноевропейских равнинных рек. Здесь уже четко выражен зимний дождевой максимум стока, в 1,5 раза превышающий минимальный месячный расход в первые месяцы осени. Этот сдвиг межени на 1 — 1,5 месяца из-за относительно небольшого (на 20 — 30%) увеличения летнего стока — остающиеся в водном режиме следы снего-ледникового питания Рейна в очаге формирования его стока. Увеличившаяся внутригодовая неравномерность привела к снижению доли базисного стока в годовом его объеме до 35%, практически совпадающей со средним значением коэффициента <�р = 34% для всего западноевропейского гидрологического района.

Средний годовой сток Рейна в створе 5, где практически завершается зональная трансформация его водного режима, составляет около 62 км У год (Р. Келлер, 1965). Он увеличился примерно в 2 раза по сравнению с его значением в очаге формирования (створ 3) вследствие бокового притока с водосборов, расположенных в обширной и увлажненной зоне широколиственных лесов.