Водный режим рек высокогорной зоны Алтая

Горно-ледниковым бассейнам принадлежит очень важная роль в формировании стока со всей территории Алтая. Известно, что 75 % его объема в р. Оби у г. Барнаула составляют стоки горных рек Алтая [8]. В бассейне Катуни, где сосредоточены основные ледниковые ресурсы Алтая, водность отдельных притоков различна. Наиболее активны в гидрологическом отношении верховья Катуни до слияния ее с Аргутом (43 % от общего стока Катуни у с. Сростки), заметно меньше водность Аргута (22 %) и Чуи (6,0 %). На долю всех других притоков Катуни от с. М. Яломан до с. Сростки приходится только 29 % объема годового стока.

Большая часть рек высокогорья питается за счет таяния снега и льда и жидких осадков. Доля собственно ледникового питания в существенной мере определяется размерами оледенения и его высотным положением. В соответствии с высотной ландшафтной поясностью изменяется и режим рек. Увеличение количества осадков с высотой и их твердой доли (вследствие снижения температуры) обусловливает изменение соотношения компонентов водного баланса и возрастание всех показателей стока. Чем больше площадь оледенения в бассейне, тем более растянуто половодье высокогорных рек и тем теснее оно связано с ходом термических условий. Длительность половодья и его характеристики в существенной мере зависят от высоты водосбора и его распределения по высотным уровням. Наличие в горно-ледниковых бассейнах близко залегающих к поверхности многолетнемерзлых грунтов препятствует инфильтрации талых и дождевых вод в почвогрунты, отчего в высокогорье отмечаются высокие коэффициенты стока и резкие переходы и изменения стока по сезонам.

По режиму половодья и ходу стока в течение года Б. Д. Зайков относит реки исследованного региона к алтайскому типу, «характеризующемуся невысоким, растянутым, имеющим гребенчатый вид половодьем, повышенным летне-осенним и минимальным стоком зимой» [28]. Реки, формирующиеся в пределах горно-ледниковых бассейнов, снежно-ледникового типа. Режим стока в годовом разрезе распадается на два основных периода: холодный (X – IV) и теплый (V – IX). Теплый период характеризуется весенне-летним половодьем, обусловленным таянием ледников и снежников, и порой значительными паводками от жидких осадков. Сток за теплый период составляет 90 – 95 % годового. В холодный период он осуществляется за счет постепенного истощения запасов грунтовых вод и нередко (в I – III) может прекращаться совсем в связи с промерзанием реки, что приводит к образованию выше мест перехвата русла значительных наледей. Промерзание в бассейне р. Аккем длится в среднем 75 дней, максимум 104 дня [26]. Перемерзание характерно для рек восточной и юго-восточной частей Алтая, где в зимнее время выпадает крайне мало снега, в более влажных бассейнах (Мульта, например), где мощный снежный покров препятствует промерзанию русел рек, сток, хотя и незначительный, прослеживается в течение всего года, начиная с высот границы леса.

Заметное увеличение стока наблюдается с началом таяния ледников и устойчиво высоким уровнем среднесуточных температур. В первой половине лета обычны для Алтая летние снегопады, прерывающие таяние зимнего снега и ледников, отчего даже рост температур не дает заметного повышения уровней. С начала июля, когда увеличиваются площади тающего льда, когда ледники «работают» на полную мощность, заметно растут и достигают максимума расходы воды в реках. В июле – августе отмечается четкая связь температур и стока, что подчеркивает его ледниковое происхождение. Постепенное снижение теплового фона и уменьшение объема талых вод сопровождается и уменьшением стока. К концу абляционного периода повторяемость снегопадов возрастает и повышения температур уже не дают увеличения стока, который плавно и постепенно уменьшается.

Заметное место в режиме рек высокогорной зоны принадлежит наледям, составляющим неотъемлемую часть ландшафта ГЛБ, особенно в малоснежные зимы. Крупные наледи развиваются у подножий склонов хребтов, переходящих в равнины межгорных степей, снежный покров в которых крайне маломощный. По генетическому признаку наледи в ГЛБ можно разделить на три типа: речных вод, возникающих вследствие промерзания водотоков до дна, и грунтовых вод пролювиальных конусов выноса на склонах трогов, флювиогляциальных отложений дна долины и, наконец, ледниковых вод, поступающих на зандровые поля.

При изучении гидрологических процессов, протекающих на горных водосборах, мы сталкиваемся со значительным изменением условий формирования стока в пространстве и времени. Эта изменчивость связана с тем, что даже малый горный водосбор охватывает обычно несколько ландшафтных поясов, условия формирования стока в которых необычайно различны и которые еще более усугубляются присутствием в высокогорных бассейнах оледенения.

Поэтому из всех методик исследования наибольшего внимания заслуживает методика Г. Н. Голубева [7], по которой сток любой изучаемой реки можно представить в виде двойной интегральной суммы вида:

 (2)

где одна сумма учитывает высотную поясность, а вторая – источники питания в каждом поясе.

А. М. Комлев [14] выделяет для высокогорных рек два основных фактора формирования стока: климатический (разновременность поступления талых вод в различных высотных поясах) и почвенно-геологические (процессы трансформации поступившей на водосбор влаги). В нашем случае необходимо сказать и о третьем факторе: факторе существования в горноледниковых бассейнах ледников, на которых проявляется как первый фактор (различная интенсивность таяния в различных высотных зонах), так и второй (льдообразование, аккумуляция влаги снежно-фирновой толщей и телом ледника).

Рассмотрим, чему равны коэффициенты стока в бассейне р. Аккем Испарение в бассейне можно оценить в 60 мм (зимнее – 50 мм и летнее как среднее невязки баланса – 12 мм). Тогда коэффициент стока за теплый период будет равен 0,99, а коэффициент стока летних осадков – 0,97. Для анализа изменчивости коэффициентов стока воспользуемся исследованиями водного баланса в бассейнах pp. Семы и Балахты. Оба бассейна ориентированы на север, оба находятся в Алтае-Саянской горной системе Рассмотрим зависимость коэффициентов стока от высоты. До 1400 м коэффициенты стока колеблются в пределах 0,48 – 0,55 и отличаются друг от друга незначительно. Выше 1500 м они резко увеличиваются, причем коэффициент талого стока быстрее, чем дождевого. Выше 2500 м они достигают своего максимального значения.

Для анализа изменения доли различных источников питания с высотой рассмотрим изменение их в бассейне р. Мульты за 1971 г., близкий по водности к среднемноголетнему. Величину снегозапасов оценим по снегосъемке, проведенной в марте, а количество летних осадков – по данным суммарных осадкомеров. Слой стаявшего снега и льда на ледниках оценим по наблюдениям на ледниках Томич и Двойной. Тогда, учитывая изменение коэффициентов стока с высотой, получим зависимость. Объясняется это тем, что до 2500 м увеличение стока с высотой происходит за счет общего увеличения влагозапасов. Но выше 2500 м и теплоприход уже таков, что накопленные влагозапасы не могут реализоваться.

Судя по гипсометрической кривой нарастание площадей в бассейне р. Мульты с высотой происходит сравнительно равномерно, а увеличение стока (резкое) с высоты 1600 м. Если принять границу оледенения – 2400 м, то непосредственно через эту зону проходит 16% стока, а зона 1600 – 2400 м дает 76 % стока. В гляциально-нивальном поясе (т.е. выше 1800 м) формируется чуть меньше 80 % общего объема стока. Талые воды дают 58 %, а дождевые – 42 % влагоприхода.

Таким образом, сток в горно-ледниковых бассейнах формируется за счет трех источников питания: таяния сезонного снежного покрова, поступления летних осадков и в результате таяния многолетних запасов снега и льда. Анализ условий формирования стока в ГЛБ Алтая показал:

1.   Основная масса воды в горно-ледниковых бассейнах формируется за счет таяния сезонного снежного покрова: Томичка – 55, Ажкем – 49, Актру – 46 %.

2.   Значительную роль в питании рек играют летние осадки: Томичка – 35, Аккем – 39, Актру – 23 %.

3.   Питание рек за счет таяния многолетних запасов льда гораздо меньше, чем это считается до сих пор: Томичка – 10, Аккем – 12, Актру – 31%.

4.   Общеизвестно, что в настоящее время ареал оледенения Алтая медленно сокращается, т.е. происходит безвозвратная потеря вещества в бассейне. Следовательно, чем больше оледенение бассейна, тем больше воды поступает за счет сокращения ледников. Очевидно, что при построении зависимостей слоя годового стока от высоты бассейна необходимо учитывать и оледенение.

5.   Внутрисезонный ход источников питания ГЛБ характеризуется следующими особенностями. Таяние сезонного снежного покрова продолжается почти все лето, причем весной реки питаются преимущественно за счет снега. В середине и конце лета реки питаются за счет таяния снега и льда и выпадения летних осадков. Осенью питание происходит за счет сезонных осадков и аккумулированной в ледниках воды.

6.   С увеличением континентальности уменьшается доля влаги, уходящая на льдообразование, причем относительная величина весеннего льдообразования также уменьшается, а доля летнего – увеличивается.

7.   Очевидно, трансформация поступившей влаги оледенением бассейна зависит от мощности снежно-фирновой толщи на ледниках. С увеличением континентальности уменьшается мощность снежного покрова на ледниках, соответственно уменьшается и ±Δw.

8. В многолетнем разрезе наиболее постоянна доля снегового питания. Сильно колеблется доля дождевого и очень сильно питание за счет уменьшения многолетних запасов льда. Причем в годы со значительным дождевым питанием происходит накопление влаги в бассейне в виде льда, а в годы с меньшим количеством летних осадков – расходование.