Структурно-гидрографический анализ речных систем бассейна озера Байкал

Проведен структурно-гидрографический анализ речных систем бассейна озера Байкал. Информационной основой исследования являются данные среднемноголетних расходов воды в створах стандартной сети наблюдений. Для исследуемой территории по топографическим картам среднего масштаба построена статическая модель речных систем (РС). Применение современных ГИС-технологий позволяет построить динамическую модель и провести анализ речных систем на уровне водно-эрозионной сети. Статическая модель представляет собой совокупность постоянно действующей речной сети. Такая модель построена для среднего многолетнего стока меженной фазы водного режима. Динамическая модель соответствует фазе экстремальной водности при максимальном увлажнении. В динамической модели происходит увеличение количества элементарных водотоков за счет деятельности всех ложбин стока, обусловленное рельефом каждого конкретного бассейна. Для статической и динамической модели определен порядковый состав речных систем по классификации Хортона- Стралера и рассчитан коэффициент бифуркации. Для динамической модели определена целесообразность применения коэффициента бифуркации. По динамической модели проведена оценка количества устьев водотоков, непосредственно впадающих в оз. Байкал. Выполнен сравнительный анализ порядкового состава статической и динамической моделей, вследствие чего была выявлена роль разномасштабных топографических карт и цифровой модели рельефа для исследования речной или русловой сети в рамках структурной гидрографии.

Ключевые слова: озеро Байкал, речные системы, структурные характеристики, гидрографический анализ, русловая сеть, порядковый состав, водно-эрозионные элементы.

STRUCTURAL AND HYDROGRAPHIC ANALYSIS OF RIVER SYSTEMS IN THE BASIN OF BAIKAL LAKE

engineer of 1 category, V. B. Sochava Institute of Geography, Russia

Candidate of Sciences (Geography), Senior Researcher,

664033, Russia

The order of the river systems according to the HortonStrahler classification was determined and the bifurcation coefficient was calculated for the static and dynamic model.

Keywords: Baikal Lake, river systems, structural characteristics, hydrographic analysis, channel network, order composition, water and erosion elements.

Динамическая модель. По динамической модели проведена оценка количества устьев водотоков, непосредственно впадающих в оз. Байкал (рис. 1).

Их количество составляет 460. Из них постоянных водотоков насчитывается 230 (по топографическим картам масштаба 1:200 000). Временные водотоки составляют 30% от общего количества, около 20% пади и распадки с эпизодическим стоком максимального и экстремального увлажнения.

Бассейн озера насчитывает более 140 тыс. водно-эрозионных элементов I порядка постоянно действующих рек. Водосборная площадь бассейна составляет 572 280 км². Средняя высота водосбора оз. Байкал 882 м, максимальная -- 3 539 м (бассейн р. Селенги, суббассейн р. Идэр). Суммарная длина водно -эрозионной сети составляет 414 506 км, при средней длине элементарных водно-эрозионных элементов около 3 км. При экстремальном увлажнении такие водотоки могут сочетать в себе функции формирования стока и его мгновенного транзита.

При рассмотрении речных систем исследуемой территории по порядкам и занимаемой площади этими порядками (частные водосборы) от общей площади водосбора и суммарной длины водно-эрозионной системы рек использовалась классификация речных систем по их величине [2], распределение выглядит следующим образом. Очень малые реки, с площадью водосбора до 200 км² (I--III порядок), занимают значительные площади -- более 80%. Малые реки (200-2 000 км², IV-V порядок) составляют 14%, средние (2-20 тыс. км², VI порядок) -- 3%. Реки Верхняя Ангара и Баргузин относятся к классу больших, занимая при этом всего 0,8% от общей площади. И только одна река относится к классу крупнейших -- это р. Селенга (0,2%). Несмотря на то, что р. Верхняя Ангара имеет VIII порядок, она отнесена к классу больших, т. к. имеет площадь водосбора менее 200 км² и длину главной реки менее 1000 км.

Рис. 1. Речные системы в бассейне озера Байкал

На суббассейн р. Селенги приходится 96% суммарной длины водноэрозионной сети, 2,5% -- рр. Верхняя Ангара и Баргузин и 1,5% приходится на очень малые, малые и средние реки.

Средний уклон водосборной площади 13,9°. Максимальные уклоны наблюдаются на западном побережье от р. Зундук до р. Тыя, на южном побережье озера участок максимальных уклонов приурочен к рекам, берущим начало с хр. Ха- мар-Дабан (от р. Мантуриха до р. Слюдянка). На восточном побережье водосборные бассейны рек, истоки которых находятся на западном склоне Баргузинского хребта (от р. Одороченка до р. Бол. Черемшана) повсеместно имеют большие уклоны, достигая в истоках 50° и более. Также, часть бассейна между Баргу- зинской и Байкальской впадинами, отличается повышенными уклонами.

Минимальные уклоны наблюдаются повсеместно в бассейнах рр. Верхняя Ангара, Баргузин и правобережных устьевых притоках р. Селенги.

Средний уклон водной поверхности притоков -- 6,35°, большим уклоном обладают в основном реки западного побережья (10-16°), представленные I-III порядком, а также реки Мантуриха (IV порядок) на южном побережье и Малая Сухая (V порядок) представитель восточного побережья. Речные системы бассейна оз. Байкал по составу водно-эрозионных элементов представлены: I порядка -- 12 рек, II порядка -- 79 рек, III порядка -- 76 рек, IV -- 36, V порядка -- 20, VI -- 4 реки (рр. Бугульдейка, Тыя, Кичера, Турка) (табл. 2), VII -- р. Баргузин, VIII -- р. Верхняя Ангара и IX -- р. Селенга.

Таблица 2Порядковый состав водно-эрозионных элементов динамической модели речных систем западного побережья оз. Байкал

Коэффициент бифуркации при экстремальном увлажнении (табл. 3) изменяется от 3,0 до 5,2, в среднем составляет 4,1. При рассмотрении русловой сети наблюдается уменьшение диапазона значений коэффициента, по сравнению со статической моделью, что указывает на целесообразность применения данного параметра для детального исследования водно-эрозионной сети и ее районирование.

Таблица 3Коэффициенты бифуркации некоторых речных систем западного побережья оз. Байкал при экстремальном увлажнении (динамическая модель)

Коэффициент бифуркации для русловой сети показал большую стабильность, указывая на однородность природных условий для речных систем западного побережья.

Следует отметить существенные различия полученных параметров при сравнении статической и динамической моделей (табл. 4).

Таблица 4Сравнение порядкового состава (по классификации Хортона-Стралера) некоторых речных систем бассейна оз. Байкал

Порядок речных систем в динамической модели увеличивается на 1-2 разряда. Порядок не меняется в случаях сильного расчленения бассейна (рр. Хара- Мурин, Снежная, Кика) или множества фуркаций гидрографической сети при максимальном увлажнении. В таком случае, русловая сеть динамической модели при максимальном увлажнении идентична речной сети статической модели для устойчивого стока.

Заключение

Представленный структурно-гидрографический анализ является первоначальным этапом комплексного и детального исследования речных систем. Рисунок речной и русловой сети является первичным индикатором водоносности речной системы в целом.

Для водосборного бассейна оз. Байкал по топографическим картам и цифровой модели рельефа построены статическая и динамическая модели состава гидросети соответственно.

Речная сеть статической модели представлена в основном реками 3-5 порядков. Наивысший порядок (VII) имеют 3 речные системы -- Баргузин, Верхняя Ангара и Селенга). Коэффициент бифуркации показал сходство условий стокоформирования, а при расчетах по динамической модели значения этого параметра указывает на целесообразность его применения для детального исследования водно-эрозионной сети и ее районирование.

По динамической модели проведена оценка количества устьев водотоков, непосредственно впадающих в оз. Байкал. Их количество составляет 460. Из них постоянных водотоков насчитывается 230. Речные системы по составу водно-эрозионных элементов в основном представлены реками II-IV порядка.

Бассейн озера насчитывает более 140 тыс. водно-эрозионных элементов I порядка постоянно действующих рек, что говорит о наличии благоприятных условий формирования стока.

Суммарная длина русловой сети составляет 414 506 км, при средней длине элементарных водно-эрозионных элементов около 3 км. При экстремальном увлажнении такие водотоки могут сочетать в себе функции формирования стока и его мгновенного транзита.

При рассмотрении частных водосборов, очень малые реки занимают значительные площади -- более 80%. Малые реки составляют 14%, средние -- 3%. Большие и крупнейшие (р. Селенга) составляют 1%.

Выполнен сравнительный анализ порядкового состава статической и динамической моделей, вследствие чего была выявлена роль разномасштабных топографических карт и цифровой модели рельефа для исследования речной или русловой сети в рамках структурной гидрографии.

Литература