Гидрология

Байкал и его гидрологические особенности

Приходно-расходные составляющие водного баланса Байкала хорошо уравновешены. Байкал является мощным регулятором стока и гигантским естественным водохранилищем. Изменения соотношений элементов водного баланса вызывают колебания уровня озера: внутригодовые, составляющие в среднем за многолетний период 85–90 см, и многолетние с амплитудой до 217 см за последние 140 лет.

Колебания уровня Байкала, как в период его естественного режима, так и после зарегулирования плотиной Иркутской гидроэлектростанции, имеют достаточно хорошо выраженный сезонный и циклический характер. В сезонном цикле уровень Байкала начинает постепенно повышаться еще до вскрытия льда в апреле. Подъем уровня озера продолжается в течение всего теплого периода, достигая максимума в большинстве лет в сентябре, а в отдельные годы – в конце августа или начале октября. Интенсивность подъема уровня вод Байкала и период его максимума в году зависят от количества атмосферных осадков, выпадающих в водосборном бассейне озера, величины накопления снега к весне и интенсивности его таяния. После достижения максимума происходит спад уровня озера до апреля, когда он опускается до своего минимального значения в году. Спад уровня обуславливается уменьшением поступающего в озеро стока в холодный период года из-за меньшего количества выпадающих атмосферных осадков и преимущественным их накоплением в бассейне Байкала в виде снега. Причем интенсивность спада уровня выше в октябре–декабре, до наступления ледостава Байкала, чем в январе–марте, так как осенью на уменьшение уровня влияет также испарение с водной поверхности озера.

Средняя величина уровня Байкала за естественный период 1898–1958 гг. равнялась 454,54 м, согласно общероссийской Балтийской системе высот, что соответствует 127 см над нулем графика водомерного поста станции Байкал. Наивысший уровень наблюдался Б.И. Дыбовским 4 октября 1869 г. – 276 см. Самый низкий уровень Байкала отмечен в 1904 г. участниками гидрографической экспедиции под руководством Дриженко – 59 см.

Между тем Г.И. Галазий отмечает, что за последние пять веков уровень Байкала снизился. Об этом он судит по следам расположения высоких исторических горизонтов воды, повторяющихся один раз в 65–70 лет, которые стали на полметра ниже, чем они были 500–600 лет назад.

А.Н. Афанасьев в режиме уровня Байкала выделил вековые и внутривековые циклические колебания. Им проанализированы данные по уровням озера за период около двух с половиной столетий и выявлен один полный цикл, относящийся к 1814–1903 гг., условно названный им вторым вековым уровенным циклом. Таким образом, согласно теории А.Н. Афанасьева, в настоящее время (2008 г.) начинается четвертый уровенный цикл Байкала в стадии возрастания уровня.

С 1959 г. после окончания строительства плотины Иркутской гидроэлектростанции уровень Байкала поднялся более чем на 1 м, превысив абсолютную отметку в 455 м. И в настоящее время положение уровня озера в значительной степени зависит от режима работы как Иркутской ГЭС, так и всего каскада гидроэлектростанций на р. Ангаре. За время их функционирования максимальная амплитуда изменений уровня Байкала составила 227 см. Минимальная отметка была зафиксирована в конце октября 1980 г. – 455,02 м, согласно Тихоокеанской системе высот (ТО), максимальная – 457,29 м (ТО) в сентябре 1994 г.

В различных районах Байкала перепад значений его уровня может достигать 1 м и более. Это связано с неоднородностью барометрического давления на разных участках акватории озера. Различию уровней воды в разных районах способствуют также ветровые сгонно-нагонные денивеляции. На Байкале эти явления проявляются в течение всего года, наибольшей величины достигая в сентябре–декабре, когда происходит увеличение скорости ветра.

По наблюдениям Г.Ю. Верещагина, на Байкале отмечаются три типа нагонных и сгонных денивеляций:

— бризовые (уровни изменяются до 5–7 см);

— штормовые (сгонно-нагонные колебания достигают 6–8 см);

— сезонные (колебания достигают 30 см).

Изменению уровенной поверхности акватории Байкала, безусловно, способствуют также волны, возникающие в озере от воздействия ветра на воду, перепада атмосферного давления на разных участках Байкальской котловины, приливов, землетрясений, движущихся судов и других внешних сил. Максимальная инструментально измеренная высота волны в открытом Байкале зафиксирована на отметке около 4 м. Высота волны зависит от скорости ветра, длительности его действия и разгона, понимаемого как расстояние, на котором ветер продолжает действовать на бегущую волну. Для Байкала, как и для других пресноводных озер мира, считается, что высота волн, выраженная в метрах, составляет не более половины скорости ветра, выраженной в узлах, хотя некоторые волны могут быть и выше. Установлено, что чем больше разгон, тем выше волны. Однако если разгон превышает 1000 миль, высота волн не будет заметно увеличиваться.

Частицы воды в волнах совершают круговое движение. Движется форма волны, сами же частицы смещаются незначительно. С глубиной движения волны затухают и не оказывают воздействия на дно глубоководных участков. Считается, что на глубине, равной половине длины волны, волнение почти отсутствует. Однако на небольшой глубине, там, где она меньше половины длины волн, волнение оказывает значительное воздействие на дно, поднимая в толщу воды частицы подстилающего грунта, водоросли и пр.

При скорости ветра менее 1 м/с на поверхности озера образуются волны ряби, называемые капиллярными волнами. При усилении ветра до 4–5 м/с они увеличиваются и преобразуются в гравитационные волны с более крупными и заметными колебаниями водных частиц. С ростом скорости ветра до 7–8 м/с на вершинах волн начинают появляться барашки, при более сильном ветре (10–12 м/с и более) происходит опрокидывание волн – забурунивание. Возле берегов забурунивание начинается там, где глубины оказываются близкими к половине длины волн наката.

Кинетическая энергия волн огромна. В различных районах Байкала она составляет на погонный метр берега от 5–6 до 20 млн. тонно-метров в год. При ударе о берег волны высотой 1 м на одну милю побережья с периодом 10 секунд развивают мощность более 35 тыс.л.с., или на 1 м берега – около 19 л.с. Несколько раз вдоль Кругобайкальской железной дороги байкальскими волнами разрушались мощные (до 3 м толщиной) берегоукрепительные железобетонные сооружения.

Во многих местах побережья Байкала (западный морской берег полуострова Святой Нос, юго-западный берег мыса Понгонье и др.) береговые валы высотой до 3 м сложены мелкими валунами до 20–25 см в поперечнике. Это свидетельствует о том, что байкальские волны могут не только перемещать, но и поднимать валуны такого размера и менее на высоту до 3 м. В районах к востоку от устья р. Переемной, губы Понгонье волны Байкала перемещают глыбы ледниковых отложений объемом до 2–3 куб. м.

Колебательные движения водной поверхности Байкала вызывают также сейши, называемые иногда внутренними или стоячими волнами. Они представляют собой стоячие колебания воды, возникающие под действием внешних сил (резкое изменение атмосферного давления, ветер, сейсмические явления и др.). При сейшах происходит колебательное движение всей массы воды, при котором всегда существует одна или несколько линий, в которых уровень не меняется; они называются узлами сейши. Сейши могут быть одноузловыми, двухузловыми и т. д.

Различаются они также по периоду колебания и амплитуде. Наиболее часто встречаются на Байкале сейши с периодом в 4 часа 54 минуты (впервые выявлены Г.Ю. Верещагиным), т. е. через каждый промежуток такой длительности уровень воды принимает свое исходное положение. Периодичность сейш обусловлена размером и формой котловины Байкала, его глубиной и рельефом дна. В южной части Байкала хорошо прослежена одноузловая сейша с периодом в 4 часа 38,4 минуты и амплитудой в районе Култука около 14 см.

Реки

В Байкал впадает 336 постоянных водотоков. Большее количество притоков озера (544, 1123), упоминаемое в некоторой литературе, рассматривается вместе с распадками, расчленяющими байкальское побережье. По некоторым из них вода течет в течение короткого времени, в основном во время выпадения интенсивных дождей во влажные годы. Вытекает из Байкала одна река – Ангара. Самый большой приток Байкала – р. Селенга, объем приносимых вод которой составляет почти половину всех поступающих в озеро речных вод.

Водосборная площадь Байкала равна 588092 кв. км, из них около 299 тыс. кв. км находится на территории России, остальные 289 тыс. кв. км – на территории Монголии, где расположена южная часть бассейна р. Селенги. 73% российской части площади водосбора Байкала находится в пределах границ Республики Бурятия. В Читинской области, где берут начало два крупных правых притока Селенги – реки Чикой и Хилок, – 21%. На территорию Иркутской области приходится лишь 6% его водосборной площади.

Площадь водосбора р. Селенги равна 447 тыс. кв. км, что составляет 76% водосборной территории Байкала. На территории России расположено 148 тыс. кв. км площади бассейна р. Селенги. Длина Селенги составляет 1024 км, из которых на территории России находится 409 км. Самые крупные притоки в р. Селенгу впадают справа: р. Орхон, длиной 1124 км, полностью находящаяся на территории Монголии; р. Хилок, длиной 840 км, полностью расположенная на территории России, и р. Чикой, на протяжении всей своей длины (769 км) текущая по России, однако на участке своего среднего течения (около 70 км) являющаяся границей между Россией и Монголией.

По данным гидрологического поста разъезда Мостовой, среднемноголетний годовой объем стока р. Селенги равен 28,7 куб. км, наибольший объем стока составляет 46,4 куб. км, наименьший – 16,3 куб. км. Среднемноголетний годовой расход воды р. Селенги у Мостового равен 923 куб.м/с, наибольший, составивший 7620 куб.м/с, был зафиксирован 11 июня 1936 г., наименьший при летнем стоке (свободном ото льда русле) 6–7 июля 1969 г. – 518 куб.м/с, при зимнем стоке 11 февраля 1936 г. – 30,6 куб.м/с.

При впадении в Байкал река Селенга образует дельту площадью около 1120 кв. км, состоящую из множества ее проток и островов, образовавшихся в значительной степени из наносов реки. Ежегодно р. Селенга сбрасывает в Байкал в среднем 2,7 млн. тонн твердого стока, постоянно наращивая площадь дельты. Именно напротив дельты Селенги отмечено самое близкое расстояние между противоположными берегами оз. Байкал – 26 км.

Селенгинское побережье оз. Байкала – район распространения аккумулятивных берегов, имеющих здесь наибольшую протяженность, состоящих из внешнего края дельты р. Селенги, кос или баров, отчленяющих от озера соры (лагуны): залив Провал, расположенный к северо-востоку от дельты Селенги, и залив Сор Черкалов, находящийся к югу и юго-западу от нее.

Анализ разновременных картографических и аэрокосмических материалов, натурные обследования свидетельствуют, что наблюдается неравномерный прирост дельты р. Селенги на различных ее участках. Значительно увеличилась площадь дельты за период с 1893 по 1950 гг. Дельта за это время приобрела эллипсовидную форму, вытянутую в западном и северо-восточном направлениях и сжатую на севере. Наибольший рост дельты происходит в ее северо-восточном секторе, направленном в залив Провал, особенно в районе протоки Лобановской; рост достигал в отдельные периоды нескольких десятков метров в год. С меньшей скоростью выдвигается западный сектор дельты Селенги, направленный в залив Сор Черкалов. Относительно стабилен в отношении роста северный сектор дельты, расположенный между протоками Средняя и Северное Устье.

Река Верхняя Ангара также образует дельту при впадении в Байкал. Длина ее составляет 452 км, площадь водосбора – 21850 кв. км. У с. Верхняя Заимка, вблизи места расчленения Верхней Ангары на рукава дельты, среднемноголетний годовой объем ее стока равен 8,14 км3, среднемноголетний годовой расход воды – 258 куб.м/с.

Река Баргузин является третьим по величине длины и площади водосборного бассейна притоком оз. Байкал. Эти показатели соответственно равны 387 км и 21220 кв. км. По данным гидрологического поста с. Баргузин, среднемноголетний годовой объем стока Баргузина равен 3,85 куб. км, среднемноголетний годовой расход воды – 122 куб.м/с.

Площадь водосбора р. Ангары, единственной реки, вытекающей из оз. Байкал, –1056000 кв. км, включая бассейн озера Байкал. Длина Ангары от истока до впадения в р. Енисей составляет 1850 км. Основные ее притоки – pеки Иркут, Китой, Белая, Ока, Илим, Тасеева, Уда, Ия, Бирюса. В современных условиях р. Ангара зарегулирована крупными водохранилищами трех гидроузлов: Иркутского, Братского и Усть-Илимского. Строительство гидроузлов и наполнение их водохранилищ существенно изменили гидрографию реки. Подпор от Иркутского гидроузла, расположенного в 65 км от истока Ангары, распространяется до оз. Байкал и образует Ангарскую часть водохранилища Иркутской ГЭС.

По характеру водного режима реки бассейна оз. Байкал относятся к типу рек с половодьем, дождевыми паводками и продолжительной зимней меженью. Большая часть стока проходит в теплое время года. Зимний меженный сток незначителен и не превышает в общем годовом объеме 2–5%. Неравномерное распределение стока в течение года определяется своеобразием климатических условий в теплое и холодное время года, а также широким распространением многолетнемерзлых пород, затрудняющих накопление естественных ресурсов подземных вод. В теплое время года формируются дождевые паводки, обусловленные циклонической деятельностью атмосферы. В этот период реки имеют повышенную водность и неустойчивый режим. В холодный период из-за постоянных низких температур и незначительного количества осадков реки большей части бассейна Байкала, за исключением его северных и прибайкальских районов, имеют низкую водность. Большинство малых и средних рек бассейна р. Селенги перемерзают. В это время года наблюдается продолжительная устойчивая межень.

В бассейне р. Селенги и южных районах бассейна Байкала в формировании стока рек преобладает дождевое питание, а в низовьях Селенги, бассейне р. Верхней Ангары и северных районах бассейна оз. Байкал – снеговое.

Озера и болота

Озерно-болотные комплексы в пределах Центральной экологической зоны Байкальской природной территории имеют ограниченное распространение и развиты на пониженных участках рельефа в районах дельт рек Селенги и Верхней Ангары, на Чивыркуйском перешейке и в устье р. Баргузин. Все они являются местами гнездования водоплавающих и отдыха перелетных птиц, в том числе редких и исчезающих.

Наиболее крупное озеро – Арангатуй – расположено на Чивыркуйском перешейке. Площадь составляет 54,2 кв. км. Озеро и окружающие его болота служат местом гнездования таких редких и исчезающих в регионе птиц, как лебеди, цапли, гагары, большие кроншнепы. Озеро Арангатуй признано водным памятником природы и находится на территории Забайкальского национального парка.

Среди озер, находящихся на особо охраняемых территориях, прилегающих к участках водоохранной зоны Байкала, самым крупным является оз. Фролиха. Расположено на территории Фролихинского заказника, площадь составляет 15,4 кв. км. Оз. Фролиха – проточное, заложено в ледниковых ложбинах, его окружает живописный ландшафт с моренными холмами. В озере водится реликтовая рыба – даватчан (арктический голец). На участках вокруг озера найдены редкие виды растений, занесенные в Красные книги России и Бурятии: бороцения байкальская, полушник щетинистый, шильник водяной, родиола розовая. Оз. Фролиха признано ландшафтным памятником природы.

Котловины многих других озер, заложенных также, как и Фролиха, в ледниковых ложбинах, карах склонов горных хребтов, окружающих Байкал, характеризуются живописными ландшафтами. Некоторые из них (Соболиха, Уокинда, Гитара) признаны водными памятниками природы.

Котокельское – самый крупный озерный водоем (площадью 68,9 кв. км). Через вытекающую из него р. Исток, впадающую затем в левый приток р. Турки – р. Каточик, сток направлен в Байкал. Котловина озера Котокельского имеет тектоническое происхождение. По ихтиологическому составу оно считается плотвично-окуневым водоемом, также в нем натурализован лещ, в последние годы нередко встречается гибрид леща с плотвой. Оз. Котокельское – традиционное место отдыха жителей и гостей Республики Бурятия. Вокруг него расположено множество туристических баз.

Источник:

Волошин А.Л.Поверхностные воды  // Байкал. Природа и люди. Под ред. А.К. Тулохонова. — Улан-Удэ: ЭКОС, Изд-во БНЦ СО РАН, 2009

Поделиться в vk
VK
Поделиться в odnoklassniki
OK
Поделиться в facebook
Facebook
Поделиться в whatsapp
WhatsApp
Поделиться в telegram
Telegram