Режим стока горно-ледниковых рек

Режим стока горно-ледниковых рек

ВВЕДЕНИЕ

Алтайский край и Республика Алтай богаты реками. По данным инженера О.М. Торопова их насчитывается 4893, из них 1221 река имеет протяженность более 10 километров. Общая длина рек составляет 32390 километров [8]. Данная территория принадлежит к водосборному бассейну р. Оби, которая формируется в пределах Горного Алтая и пересекает Алтайский край уже как крупная водная артерия.

Распределение рек и озер находятся в тесной зависимости от местных природных условий и, в первую очередь, от строения рельефа и климата. В зависимости от этих причин всю водную сеть края можно разделить на две части:

) бассейн Верхней Оби, охватывающий горную систему Алтая, его предгорья, все Правобережье и небольшое количество рек, впадающих в Обь с левой стороны;

) бассейн степных речек и большое число пресных, соленых и горько-соленых озер бессточной Кулундинской впадины.

Территория Алтайского края целиком лежит в верхней части р. Оби. Обь образуется от слияния Бии и Катуни и по равнинной части протекает большой многоводной рекой. Среди ее притоков преобладают малые. Основное количество воды Обь собирает в горах Алтая, где насчитывается более 2000 рек свыше 10 км длиной, густота речной сети составляет 1,5…2 км на квадратный километр.

Многие реки начинаются высоко в горах из ледников и снежников, течение их стремительное, русло порожистое, а наличие тектонических уступов из прочных пород способствует образованию живописных водопадов. Реки на отдельных участках почти прямолинейны или своим рисунком повторяют направление тектонических разломов и смещений. В среднем течении рек характер долин меняется, они расширяются и выхолаживаются. На участках высоких плато и межгорных котловин реки напоминают равнинные водотоки. В низкогорье и предгорный части у всех рек развиты долины с поймой и надпойменными террасами.

Режим стока определяется климатическими условиями. Большинству рек края свойственно дождевое и снеговое питание. В высокогорье питание рек снеговое, ледниковое и частично дождевое. Режим рек изменяется в зависимости от таяния снегов, выпадения дождей, характера рельефа, подстилающий пород. За теплое время года проходит до 75 % и более годового стока.

Горный Алтай находится в области избыточного увлажнения, т.е. получает атмосферных осадков больше, чем их испаряется. С этим связано обилие рек и их полноводность. Реки Горного Алтая принадлежат к бассейнам двух крупных артерий: Бии и Катуни, которые сливаясь вместе, дают начало великой сибирской реке Оби. Здешние реки носят горный характер. Течение у них быстрое, русло порожистое, долины узкие, часто ущелеобразные. Валуны и галька покрывают дно рек Горного Алтая. Уклоны рек достигают наивысших значений в верховьях (20 - 130 м/км.), в среднем течении быстро уменьшаются (примерно от 20 до 3 м/км.) и в нижнем течении реки имеют почти равнинных характер течения.

Реки Горного Алтая обладают значительной водоносностью. Наиболее высокой удельной водоносностью характеризуются реки высокогорной зоны - Аккем, Актру, а также реки, бассейны которых расположены на пути переноса влажных воздушных масс с запада - р. Лебедь (22 л/сек). Характерной особенностью на реках являются высокие коэффициенты стока весенне-летнего половодья, обусловленные наличием вечной мерзлоты в высокогорье, глубоким сезонным промерзанием почв, неглубоким залеганием плотных коренных пород и значительными уклонами местности. В бассейне среднего Чарыша и Катуни, в верховьях Ануя, Каменки и др. большие потери половодного стока обусловлены развитием карстовых явлений (поноры, провалы, трещины). Наибольшие средние модули максимального стока наблюдаются на высокогорных реках (Аккем, Актру, Лебедь, Солонка), характеризующейся повышенной увлажненностью.

Термический режим рек характеризуется зависимостью температуры воды от высоты местности и влияния тех или иных типов питания. Зимний режим характеризуется сложностью. Для низовьев крупных и средних рек характерно ранее наступление ледостава и позднее - вскрытие. Наоборот, в верхних частях эти реки замерзают позже и вскрываются раньше. Продолжительность ледостава на реках колеблется от 110 до 200 дней, а на некоторых участках рек ледостава обычно не наблюдается (р. Бия - с. Кебезень, Башкаус - с. Усть-Улаган, Чуя - с. Б. Бом).

Катунь - самая крупная река рассматриваемой территории, берет начало на южном склоне Катунского хребта у г. Белухи. Основные притоки Катуни - р. Кокса, Мульта, Кураган, Кочурла, Аргут, Чуя, Урсул, Иша, Кадрин.

Река Бия - вторая по величине водная артерия Горного Алтая. Берет начало из Телецкого озера, однако собственные истоки находятся далеко на юго-востоке, где в отрогах хребта Чихачева начинаются Башкаус и Чулышман. Северо-западная и западная части края относятся к области местного стока. Здесь протекают реки Бурла, Кулунда, Кучук, впадающие в озеро. Реки маловодны и питаются главным образом за счет снеговых вод. В жаркие летние сезоны нередко пересыхают. Вода в реках минерализована. Наиболее крупные притоки Бии - р. Чулышман, Сарыкокша, Пыжа, Неня. В бассейне р. Бия ведутся интенсивные лесоразработки, по рекам сплавляется лес молем и в плотах [8].

Целью дипломной работы является изучение режима стока горно-ледниковых рек. Данная цель позволила сформулировать следующие задачи данного исследования:

Дать физико-географическую характеристику горных стран.

Проанализировать условия формирования стока горно-ледниковых рек.

Вывести внутригодовой и суточный режим стока горно-ледниковых рек.

Представить методические особенности преподавания темы на уроках географии.

1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРНЫХ СТРАН (НА ПРИМЕРЕ АЛТАЯ)

.1 Основные черты рельефа

Алтай - это огромная горная система, вытянутая в северо-западном направлении (см. рис. 1, Приложение 1). В середине XIX в. ее северная часть (треть территории горной системы) принадлежала России и называлась Русским Алтаем. Южная часть (две трети) была территорией Китая и называлась Монгольским Алтаем. В 20-е годы XX в. большая часть территории Монгольского Алтая отошла к Монголии. В границах Китая осталась часть юго-западного склона Монгольского Алтая в пределах бассейнов Черного Иртыша и Чингиля, которая стала называться в китайской литературе Китайским, Джунгарским или Сыньцзянским Алтаем.

В нашей стране в советский период название Русский Алтай практически не употреблялось. Использовались названия Горный Алтай для восточной части территории, входившей в РСФСР, и Рудный Алтай - для западной части территории, входившей в состав Казахской ССР. После распада СССР Рудный Алтай вошел в состав нового независимого государства - Республики Казахстан. В последние годы в зарубежной научной печати вновь используется название Русский Алтай, но уже как синоним Горного Алтая, поскольку последнее ничего не говорит зарубежному читателю. В отечественной литературе по-прежнему широко используется название Горный Алтай.

В отечественной геолого-геоморфологической литературе Алтай часто рассматривается как составная часть Алтае-Саянской горной области. Под этим названием объединяли северную часть Алтая (Рудный и Горный Алтай), Туву, Западный и Восточный Саяны. Хотя в морфологии и геологическом строении этих горных сооружений много общего, но в физико-географическом отношении такое объединение не вполне обоснованно, а при морфотектоническом анализе оно представляется абсолютно неприемлемым. Объединяются резко различные в геодинамическом отношении территории и выпадают из рассмотрения монгольская и китайская части Алтая и сопряженный с ними Гобийский Алтай, являющиеся ключевыми для понимания механизма неотектонической эволюции региона.

Когда горные сооружения Алтая рассматриваются как единое целое, ясно, что эта горная система входит в число крупнейших в Центрально-Азиатском горном поясе. Она протягивается с северо-запада на юго-восток более чем на 1500 км, а если считать продолжающую ее на юго-востоке субширотную цепь хребтов Гобийского Алтая, - то и на 2250 км. Горная система Алтая клиновидно расширяется к северо-западу: с 50 км на крайнем юго-востоке до 500 км на северо-западе. В юго-восточной части Алтай представляет собой цепочку горных массивов, которая в направлении на северо-запад замещается сначала системой из двух-трех субпараллельных хребтов, а затем системой из более чем десяти веерообразно расходящихся хребтов, имеющих простирание от юго-западного до северного.

Горные сооружения Алтая представляют собой обширный выход на поверхность скальных пород палеозоя и протерозоя среди поля менее литифицированных кайнозойских и мезозойских образований. Граница горных сооружений, как правило, совпадает с геологической границей разломного генезиса между приподнятыми областями развития палеозойско-протерозойского комплекса пород и мезокайнозойскими отложениями впадин, поэтому она на большей части своей протяженности проводится однозначно [8].

Рельеф Алтая достаточно однообразен и представляет собой чередование высоких горных цепей, состоящих из похожих друг на друга отдельных хребтов и горных массивов, стоящих один за другим или кулисообразно, долин крупных рек и межгорных впадин (см. рис. 2, Приложение 2). Хребты представляют собой отдельные тектонические блоки и их системы, а впадины и долины рек приурочены к относительно опущенным неотектоническим блокам или зонам молодых разломов. Горы Алтая - это молодые сооружения, возникшие в кайнозое на месте позднемелового-раннепалеогенового пенеплена. Слабо подвергшиеся новейшей активизации Казахский мелкосопочник, Джунгарская Гоби и Заалтайская Гоби дают представление о рельефе, существовавшем в пределах рассматриваемой территории до новейшего орогенеза. Связь современного рельефа с молодыми тектоническими движениями проявлена здесь настолько ярко, что Алтай наряду с Тянь-Шанем явился полигоном, на котором зародилась неотектоника как особое научное направление [13].

В масштабах горной страны разница в абсолютной высоте хребтов не всегда приводят к морфологическим различиям. Высота равнин, над которыми возвышаются горы, увеличивается с северо-запада на юго-восток с 200 - 300 до 1300 - 1800 м, а высота снеговой линии в том же направлении - с менее 3000 до более 4000 м. В морфологическом отношении хребты высотой 2000 м на севере Русского Алтая являются аналогами хребтов с высотами более 3500 м на восточном окончании Гобийского Алтая. В морфологическом отношении можно выделить гобийский и монгольский типы горных сооружений.

Гобийские хребты более узкие и компактные, они не образуют сплошной горной цепи, а расположены на расстоянии друг от друга по одной линии. Этот тип характерен и для системы передовых хребтов Монгольского Алтая в юго-восточной ее части и ограниченно развит на юго-востоке Русского Алтая. Монгольский тип характерен для Монгольского и Русского Алтая. Это протяженные широкие массивные хребты, образующие сплошные горные цепи, разделенные системами изолированных межгорных впадин, являющихся вторым главным орографическим элементом Русского и Монгольского Алтая. В ряде случаев в осевых частях хребтов монгольского типа расположены выступы, морфологически сходные с хребтами гобийского типа.

Алтай является западной оконечностью мощного пояса гор Южной Сибири, возникшего в результате тектонических процессов кайнозоя, когда огромным сводом, разорванным на отдельные блоки, он был приподнят на современную высоту. Эрозионные процессы моделировали тектонические сооружения и определили нынешний облик рельефа с комплексом тектонических, ледниковых и водно-эрозионных форм. Наиболее значительные площади высокогорья сосредоточены в хребтах Центрального и Юго-Восточного Алтая. Отличительной чертой высокогорного альпийского типа рельефа является повсеместное распространение ледниковых форм рельефа - каров, цирков, трогов. Целые группы каров, врезанных в склоны хребтов Центрального Алтая, представляют орографическую базу современного оледенения. Окраины высоких хребтов и современное приледниковье заняты большим числом снежников. Наиболее распространенной формой рельефа, определяющей морфологию оледенения Алтая, является кар.

Верховья горных рек обычно связаны с системой нескольких каров, образующих близ осевой части хребтов расширенные, полузамкнутые горноледниковые бассейны. Они как части морфоскульптуры хребтов Алтая внешне весьма просты - от главной линии хребтов отходят высокие быстро снижающиеся отроги, отделяющие их очень четко друг от друга. Отроги второго порядка замыкают верхнюю, собственно горноледниковую часть долин, переходящую ниже в узкий трог с крутыми склонами. Наиболее высоким и расчлененным среди высокогорных хребтов Алтая является Катунский. Низкое положение местных базисов денудации определило глубокое расчленение и большую крутизну склонов долин. Максимальных значений (1000 - 1500 м) глубина вреза достигает в центральной части хребта близ массива Белухи, где крутостенные кары и цирки слиты в сплошной ряд и образуют своеобразную приступку, занятую фирновыми полями ледников Интенсивное развитие склоновых процессов обусловило формирование осыпных и лавинно-осыпных конусов, обрамляющих подножье склонов, а процессы солифлюкции - возникновение каменных глетчеров, каменных потоков и псевдотеррас. Здесь широко развита ступенчатость склонов, встречаются скульптурные грунты - дорожки, медальоны, кольца [11]. На юго-востоке Алтая, где базисы эрозии расположены выше, склоны долин высокогорья более пологи, а глубина расчленения несколько меньше. Рельеф с ледниковой скульптурой развит и в среднегорных хребтах, где с ним связаны снежники и небольшие леднички. Кары здесь встречаются преимущественно только на северных и северо-восточных склонах. Именно здесь благодаря гляциальным процессам возникла асимметрия осевой части хребтов, противоположная общей асимметрии хребтов, обусловленной тектоникой. Чем меньше высоты, тем более пологими становятся склоны в альпийской зоне, однако гляциальные формы рельефа, как это можно видеть, например, в Холзунском хребте, остаются довольно свежими - имеют крутые и изрезанные стенки.

Склоны долин в высокогорье пересечены многочисленными бороздами, переходящими в верхней части склонов в треугольные расширения, ниши и воронки. Крутые склоны - участки постоянного сноса, поэтому верх их открытый, скалистый и часто имеет ребристый характер. Близ осевой части хребтов, едва входящих в высокогорную зону, можно наблюдать неглубокие нивальные ниши. Кары в осевой части хребтов отличаются значительными размерами. Их средний диаметр, по данным Л.Н. Ивановского, составляет 0,2 - 1,5 км, высота стенок изменяется от 0,2 - 0,5 до 1,0 км, но чаще 0,5 - 0,7 км. Большая часть каров в ГЛБ сосредоточена вдоль осевой линии хребта и частично вдоль отрогов. В зависимости от высоты днища главной долины они могут либо открываться на уровне дна, либо на некоторой высоте. Чаще всего, однако, тыловая часть главной долины занята обширным, слившимся из нескольких каров цирком. Кары Алтая открыты преимущественно на север (37%), северо-восток (19%) и восток (14%), что связано с господствующим здесь переносом влаги. Разнообразие каров и большая вариация их высотных пределов способствуют индивидуализации форм ледников и проявлению широкого спектра орографического влияния на модификации микроклимата склонов. С наличием каров в высокогорье связано формирование перевалов и сквозных долин. Кары близ осевой части хребтов являются базой современного оледенения, а как признаки его более значительных размеров в прошлом сохранились ниже трогообразные и троговые долины. По мнению Л.Н. Ивановского, большинство трогов Алтая сформировано по обычным речным долинам, на днище которых сохранились конечно-моренные образования, сложенные грубообломочным материалом [11]. Ниже крупных долинных ледников хорошо выражены пояса напорно-насыпных конечно-моренных валов. Лобовая часть моренного вала обычно переходит в береговые морены, протягивающиеся до самого ледника.

Наиболее важные черты рельефа, определяющие особенности морфологии снежно-ледовых образований и их режим, таковы

а)       плоский верх части водоразделов, являющихся своеобразными снегосборными бассейнами для навеянных каровых и висячих ледников,

б)      ступенчатость склонов, способствующая концентрированному накоплению снежно-фирновых масс;

в)      орографическая обособленность горно-ледниковых бассейнов и, как следствие, автономность их гляцио-гидроклиматического режима;

г)       унаследованная ориентировка основных снеговместилищ, связанная с господствующим влагопереносом.

Значительная высота и обширная площадь высокогорья Алтая в сочетании с большой сложностью рельефа склонов оказывают влияние на пути перемещения и динамику барических образований и, как следствие, на распределение облачности и количество осадков, термический и радиационный режим.

1.2 Особенности климата

Алтайская горная область расположена в глубине умеренного пояса Евразиатского континента на стыке Западной Сибири, Средней и Центральной Азии. Совместное появление западного переноса воздушных масс в умеренных широтах Северного полушария, влияния континента и особенностей рельефа, создают неповторимость циркуляционного режима над Алтаем, определенного в значительной степени циркуляцией атмосферы над Западной Сибирью. Отметим главные особенности. Территория Западной Сибири отчетливо окаймляется горами с запада (Уральский хребет), с юго-востока (горы Алтая) и востока (Средне-Сибирское плоскогорье), и вместе с тем она открыта к Северному Ледовитому океану и районам Казахстана и Средней Азии. Это определяет возможность проникновения сюда арктических и тропических воздушных масс и образования контрастных высотных фронтальных зон.

В условиях господствующего зонального переноса воздушных масс интенсивный антициклогенез над Средне-Сибирским плоскогорьем приводит к замедлению скорости и изменению траекторий движения циклонов с восточного на северо-восточное. Часть циклонов при этом стационирует и развивается в пределах территории Западной Сибири [24].

Вытянутый по меридиану Уральский хребет оказывает существенное влияние на циклогенез, вызывая сегментацию циклонов, искривление траекторий их центров и способствует процессу регенерации циклонов после их переваливания через орографические препятствия. Процесс регенерации приобретает для Западной Сибири региональный характер. В районе Алтая регенерация не происходит, но часто наблюдается активация, которая чаще наблюдается при меридионально преобразованном ВДП. Влияние континента сказывается в усилении антициклоничности на юге Западной Сибири. В горах континентальность климата уменьшается, так как в связи с обострением фронтов циклонов увеличивается увлажнение и смягчается суровость зимы. В западных районах Алтая климат менее континентален, чем на равнине, в восточных районах, однако, континентальность заметно возрастает, где высокие горные плато чередуются с сухими межгорными котловинами [25].

В зимнее время (XI - III) над Алтаем располагается область повышенного давления в виде отрога азиатского (монгольского) антициклона, обусловленного преобладанием проходящих над Алтаем антициклонов над циклонами. Основные пути антициклонов проходят через юг Западной Сибири и север Казахстана, здесь же наблюдается и возникновение антициклональных ядер. Скорости движения антициклонов в предгорных районах и на плоскогорьях Монголии резко замедляются - происходит их стационирование. Средняя мощность антициклонов над юго-востоком Западной Сибири в декабре-феврале составляет 1030 - 1040 мб. В это время преобладают юго-западные потоки воздуха.

Вторжение полярных антициклонов, особенно с северо-востока, приводит к снижению температуры до 40 - 45° мороза, в то время как температура КУВ, формирующегося в антициклонах над Западной Сибирью и Казахстаном, составляет 20 - 25° ниже нуля. Зимой над Алтаем имеет место и циклоничная деятельность, когда действие центров антициклонов ослаблено. Циклоны, образовавшиеся на среднеазиатской или среднеземноморской ветви полярного фронта, смещаются с запада и юго-запада, сливаясь с областью северных депрессий. Иногда под влиянием гор Алтая наблюдается их регенерация. Циклоничность в начале зимы развита значительно интенсивнее по сравнению со второй половиной ее, которая отличается холодной и ясной погодой, прерываемой потеплениями при прохождении циклонов. Обобщение синоптического материала за 15 лет показывает, что на долю западного антициклонического типа синоптических процессов приходится 33,9 % случаев, юго-западного антициклонального - 31 %, северо-западного антициклонального - 18,6 % повторяемости всех синоптических процессов. Ультраполярные вторжения на территорию Западной Сибири и Алтая и развитие циклонической деятельности наблюдались лишь в 8 - 8,5 % [Панженская].

В середине зимы (см. табл. 1, Приложение 3) значительно уменьшается число западных антициклональных и увеличивается число юго-западных антициклональных типов циркуляции. Ультраполярные потоки чаще всего наблюдаются в конце зимнего сезона.

Весной (IV, V) и осенью (IX - X) над Западной Сибирью и Алтаем усиливается меридиональность процессов, вследствие чего возрастают температурные контрасты в ВФЗ, возникают циклоны из волновых возмущений на холодных фронтах и на окклюзиях полярно-фронтовых и староарктических циклонов, наблюдается выпадение значительных осадков в горах. Так, приход северных циклонов на Алтай чаще всего наблюдается в апреле (15%) и в ноябре (22%). В годовом ходе повторяемости северных и северо-восточных вторжений хорошо выделяются зимне-весенний и осенний максимум. Весной и осенью увеличивается по сравнению с зимними месяцами число западных антициклональных и циклонических потоков над Алтаем и юго-западных и южных циклонов, которые способствуют разрушению западного отрога монгольского антициклона. В баренцевоморских циклонах осуществляется вынос МУВ с Северной Атлантики со значительными запасами влаги. Под влиянием этих процессов наблюдаются: максимумы осадков весной и осенью. Эти процессы играют значительную роль в аккумуляции твердых осадков на алтайских ледниках.

В летний сезон на южные районы Западной Сибири довольно часто оказывает влияние обширная переднеазиатская термическая депрессия. В силу этого антициклоническая деятельность над Западной Сибирью развивается на общем фоне пониженного давления. В это время Алтай находится в условиях размытого барического рельефа, который создается летним прогревом воздушных масс и развитием циклонической деятельности на арктическом и полярном фронтах. В летние месяцы здесь господствует местный КУВ и КТВ Казахстана и Средней Азии. Как видно из табл. 1 (см. Приложение 3), для лета характерно значительное увеличение циклонических типов циркуляции, а также числа стационирующих циклонов. Несколько повышенное давление на юге Западной Сибири, по сравнению с ее средними областями, обусловлено влиянием азорского максимума и поддерживается тыловыми вторжениями арктического воздуха. Циклоны летом смещаются по более широтным траекториям, и средние скорости их уменьшаются. Летние антициклоны менее мощны, чем зимние. Летом нередко наблюдаются и меридиональные типы циркуляции. Адвекция холодных воздушных масс с северо-запада, севера и северо-востока, процессы циклогенеза на арктических фронтах ведут к резкому снижению температуры и летним снегопадам в высокогорье. Особенно большое количество осадков выпадает при развитии волновой деятельности на холодных фронтах. В это время над Алтаем создается устойчивая циклоническая высотная зона, простирающаяся с юго-запада на северо-восток. Ось циклонической ложбины ориентирована с северо-востока на юго-запад или с северо-запада на юго-восток, реже с севера на юг. Обычно к началу волновой деятельности над Алтаем через Западную Сибирь смещается серия циклонов арктического фронта.

В летнее время довольно часто стационирующий циклон расположен над самим Алтаем или на его периферии и обусловливает холодную погоду с непрерывными жидкими и твердыми осадками в высокогорье.

Более всего повторяемость циклонов, проходящих над Алтаем наблюдается в июне. По данным К.И. Поповой, за двадцать лет повторяемость циклонов в июне и июле быта соответственно равна 23 и 20, а в мае и сентябре - 12 и 7. Повторяемость антициклонов имеет обратный ход. В мае и сентябре их отмечено 55 и 39, в то время как в июне, июле и августе только 33, 21 и 31 соответственно. Наибольшая повторяемость циклонов наблюдается между 60 - 64° с.ш. и резко уменьшается к югу от 52° с.ш. [22].

Таким образом, циркуляционные условия определяют чрезвычайно неравномерное пространственно-временное увлажнение территории Алтая и наличие двух второстепенных максимумов выпадения осадков в переходные сезоны года, играющих важную роль в процессах аккумуляции снега в высокогорной зоне.

Термический режим в горах отличается большим разнообразием, существующим вследствие различий в абсолютной высоте и условиях рельефа. Чтобы исключить влияние высоты на термический режим, С.А. Сапожникова [27] привела июльские и январские температуры к высоте 1,5 км, используя вертикальный градиент 0,5/100 м. Оказалось, что разность температур летом для всех станций Алтая не превышает 4°С, в то время как зимой достигает 20°С. Летние температуры составляют 12 - 13°С, кроме температур на станциях Аккем (11°С) и Кош-Агач (15°С). Понижение на первой обусловлено влиянием холодного Аккемского озера, а также в некоторой степени влиянием самого мощного на Алтае узла оледенения; повышение на второй связано со значительным прогреванием горной котловины, не успевающей охладиться в ночное время. Ночной максимум наблюдается на станции Каратюрек (высший водораздел), где отсутствует застой холодного воздуха. Зимние температуры колеблются в очень больших пределах: -11 ÷ - 31°С. В это время в наибольшей степени сказывается влияние форм рельефа. В связи с ослаблением циркуляции атмосферы в межгорных котловинах застой холодного воздуха вместе с его интенсивным радиационным выхолаживанием приводит к образованию «озер холода». Очень низки температуры и на станциях, расположенных в горных степях. В крутых поперечных долинах и особенно на водоразделах температуры воздуха значительно выше. С.А. Сапожникова [27] считает, что основным фактором приводящим к повышению температуры с высотой, являются фены свободной атмосферы, обусловленные отрогом монгольского антициклона. Открытые вершины и водоразделы (Каратюрек) и долины (Аккем, Чемал) наиболее часто находятся под их влиянием. К этому следует добавить еще две причины: в крутых долинах, как показали наблюдения, в бассейне Мульты 2, зимой очень незначительно эффективное излучение, поэтому здесь нет такого выхолаживания, как в котловинах. Кроме этого, в долинах наблюдается хороший турбулентный обмен, так как ориентация долин в это время совпадает с общециркуляционными потоками. В марте-апреле, когда зимние инверсии начинают разрушаться, наиболее холодными оказываются склоны хребтов.

Годовой ход упругости водяного пара в общем аналогичен годовому ходу температуры с максимумом летом (обычно в июле) и минимумом зимой (обычно в январе) (см. Приложение 3, табл. 2). Зимние значения упругости водяного пара невелики и колеблются от 0,7 до 3,0 мб. Летом среднемесячная упругость водяного пара в горах может превышать 9,0 мб, закономерно уменьшаясь с высотой. В горных степях она равна 8 - 10 мб, в то время как в предгорных равнинах достигает 16 мб. В наиболее сухой из межгорных котловин, Чуйской, упругость водяного пара уменьшается до 7 мб.

Дадим общую характеристику распределения осадков на Алтае, в связи с его орографией. Благодаря веерообразному расположению горных хребтов, западные и юго-западные ветры могут проникать далеко в глубь горной страны и обеспечивать влагой отдельные орографические узлы. Максимальные суммы осадков наблюдаются на западных и северо-западных передовых хребтах и в прителецком районе. Здесь метеостанции фиксируют 800 - 1000 мм осадков в год. С продвижением в глубь территории количество осадков постепенно уменьшается до 300 - 500 мм в горных степях (Уймонская, Катандинская, Канская) и до 100 - 200 мм в юго-восточных районах (Кош-Агач, Чаганузун, Кызыл-мааны, Толтура). В приосевой части хребтов создаются аэродинамические условия формирования локальных участков (очагов) повышенной концентрации осадков, что было отмечено в свое время по наблюдениям в бассейне Актру [19].

Таким образом, для горных долин, независимо от наличия или отсутствия в них ледников, присущ особый термический режим, обусловленный сходными условиями рельефа. Для них характерно смягчение континентальности климата с его более высокими зимними и сниженными летними температурами, чем на равнине и в горных степях, благодаря уменьшению инсоляции и выхолаживанию, увеличению влажности, наличию фенов, особенно зимой, хорошему турбулентному обмену и т.д.

.3 Гидрография Алтая

В пределах Алтая расположено огромное количество озер. Большинство имеет относительно небольшие размеры (менее 10 км в длину) и связано с межморенными впадинами, выпаханными ледниками котловинами, подпруживанием долин обвалами и термокарстовыми процессами во впадинах. Крупных озер сравнительно немного, и все они связаны с тектоногенными межгорными впадинами, так же, как и все крупные реки региона, используют зоны разломов и узкие приразломные впадины, образуя характерную решетчатую структуру (см. рис. 3, Приложение 4). В недавнем прошлом в ходе деградации последнего оледенения крупные и гигантские озера существовали во всех основных впадинах Русского Алтая. Ряд крупных озер расположен также во впадинах, обрамляющих горные сооружения Алтая.

На границе Алтая и Западного Саяна в узком новейшем грабене находится Телецкое озеро, его длина 45 км, ширина около 4 км, уровень водной поверхности 434 м. В Джулукульской впадине на границе с Тувой расположены озера Джулу-Куль (длина 10 км, высота 2198 м) и Кендыкты-Куль (длина 15 км, высота 2305 м). На западе, недалеко от границы с Зайсанской впадиной, в глубокой ромбовидной впадине расположено оз. Маркаколь (длина 38 км, ширина 19 км, высота 1447 м). В китайской части Монгольского Алтая всего одно крупное озеро - Канас (длина 22 км, ширина 2 - 3 км, высота 1373 м).

Во впадинах Монгольского Алтая достаточно много крупных озер. Так, во впадине Хара-Борэг находятся сразу три озера, имеющие длину 15 - 22 км: Хотон-Нур (высота 2083 м), Хурган-Нур (высота 2072 м), Даян-Нур (высота 2232 м). В Болбо-Нурской и Тал-Нурской впадинах расположены озера Том-Нур (длина 22 км, ширина 5 - 6 км, высота 2079 м) и Тал-Hyp (длина 15 км, ширина 2 - 4 км, высота 2576 м). Южнее в пределах горных сооружений Монгольского и Гобийского Алтая нет ни крупных впадин, ни озер.

Наиболее крупные озера расположены во впадинах, обрамляющих Алтай. На севере в пределах непосредственно примыкающей к Алтаю наклонной Предалтайской равнины озер практически нет, зато в пределах примыкающей к ней части Приобского плато, в межувальных понижениях помимо многочисленных мелких озер расположены системы крупных вытянутых озер. Ширина их не превышает 5 км, а длина от 15 до 40 км. Часть озер бессточные горько-соленые - Горькое-1 (высота 199 м), Горькое-2 (высота 217 м), остальные пресные - Малое Островное (высота 206 м), Зеркальное (высота 219 м), Бахмановское (высота 217 м) и др.

На юго-западной границе Алтая крупные озера находятся в Зайсанской и Джунгарской впадинах. Озеро Зайсан имеет длину 150 км, ширину 25 км, высоту 395 м. В Джунгарской впадине, в непосредственной близости от Алтая, расположены два больших озера: бессточное соленое Улюнгур (длина 40 км, ширина 20 км, высота 468 м) и пресное Бага-Нур (15 км, 12 км, 470 м), связанное с первым протокой Кунган (длина 7 км). К югу от Монгольского и Гобийского Алтая современных озерных бассейнов нет. Есть только следы многочисленных высохших озер, в которых заканчиваются водотоки, стекающие с гор, и развиты солончаки.

Во впадинах и прогибах Западной Монголии, отделяющих Алтай от Хангая и разделяющих системы передовых хребтов Алтая, расположен ряд крупных озер, часть из которых бессточные горько-соленые. К северу от Гобийского Алтая в Долине Озер расположены два горько-соленых озера, в которых заканчиваются водотоки, дренирующие южный склон Хангая. Это Бон-Цаган-Нур (35 км, 18 км, 1313 м) и Орог-Нур (27 км, 5 - 8 км, 1221 м). В Предалтайском прогибе и Котловине Больших Озер часть водоемов, расположенных ближе к основным горным сооружениям Алтая, проточные и пресноводные - Ачит-Нур (23 км, 15 км, 1435 м), Хара-Ус-Нур (70 км, 10-30 км, 1157 м).

Бессточные озера соленые и горько-соленые. Самое крупное из них - Убсу-Нур - находится в изолированной одноименной впадине на стыке Алтая, Хангая и Тувы. Это изометричное озеро шириной около 75 км, с высотой поверхности воды 759 м. К западу и востоку от него расположены соленые озера Урэг-Нур (20 км, 17 км, 1425 м) и Харгас-Нур (75 км, 25 км, 1028 м). Южнее расположены озера Хара-Нур (25 км, 15 км, 1132 м) и Дургэн-Нур (38 км, 20 км, 1132 м), соединенные протокой Холой. Все озерные впадины в пределах Котловины Больших Озер и Долины Озер носят следы усыхания, и по распространению древних береговых линий, солончаков и болот на месте высохших частей озер видно, что в недавнем геологическом прошлом они были намного больше.

Реки, дренирующие склоны Алтая, относятся к трем основным бассейнам. Реки северного и большей части юго-западного макросклонов являются притоками Иртыша и Оби (бассейн Северного Ледовитого океана), южной части юго-западного и южного макросклонов заканчиваются в бессточных впадинах Джунгарской и Заалтайской Гоби, а реки северо-восточного макросклона Монгольского Алтая заканчиваются в бессточных впадинах Долины Озер и Котловины Больших Озер. Гобийский Алтай практически лишен постоянной гидросети и дренируется временными водотоками. Долины временных водотоков могут достигать значительных размеров, но их распространение ограничивается склоном одного хребта, и они нами не рассматриваются.

В гидросети Алтая имеет смысл выделять реки только двух основных типов. Магистральные реки дренируют макросклоны горной системы Алтая. Они используют системы межгорных впадин и грабенов, развитых вдоль основных разломов. Их долины разделяют между собой горные хребты и не являются в полной мере эрозионными формами. Это тектонические структуры, лишь слегка подработанные эрозией и (местами) ледниковыми процессами. Реки второго типа являются их притоками. Они дренируют склоны отдельных хребтов. Местами они используют зоны второстепенных разрывных нарушений, но их долины могут быть и полностью эрозионными или экзарационными.

Здесь мы рассматриваем в основном реки первого порядка, использующие главную систему разломов Алтая северо-западного простирания и на отдельных участках второстепенные разломы северо-восточного и восточного простирания. Исключение сделано только для рек китайской части Алтая, где просто нет главных рек, поскольку они приурочены к подножию макросклона, и мы рассматриваем правые притоки и истоки этих рек.

Восточная часть Русского Алтая дренируется четырьмя крупными реками: Чулышманом, Башкаусом, Чуей и Катунью. Чулышман и Башкаус протекают вдоль северо-восточной границы Русского Алтая. Чулышман берет начало в оз. Джулу-Куль Джулукульской котловины и течет в северо-западном направлении. В озерах этой котловины берут начало также две короткие реки, текущие в противоположном направлении в Монголию. Каргы впадает там в бессточное озеро Урег-Нур, а Мунгун-Бурень (в Монголии Мурэн-Гол) - в оз. Ачит-Нур, сообщающееся с р. Кобдо-Гол. Чулышман сливается с Башкаусом и впадает в Телецкое озеро.

Из Телецкого озера в северо-западном направлении вытекает Бия, по долине которой мы проводим границу горных сооружений Алтая и Салаира. Катунь берет свое начало на южном склоне Катунского хребта, огибает его с запада, соединяется с р. Кокса, пересекает в восточном направлении Уймонскую впадину и круто поворачивает на северо-запад. В месте поворота в нее впадает Аргут, дренирующий юго-восточную часть Русского Алтая. Он образован слиянием Ак-Алахи, берущей начало в Бертекской впадине и пересекающей плато Укок, и Джазатора, начинающегося в Тархатинской впадине. Ниже Аргута в Катунь впадают Чуя, Урсул и Сема. Вблизи северной границы Алтая Катунь и Бия сливаются, образуя Обь.

Северо-западную четверть Русского Алтая дренируют левые притоки верхней Оби, долины которых имеют в пределах Алтая выдержанное северо-западное простирание, - реки Чарыш, Ануй и Песчаная. Северо-западное окончание Алтая дренируется также верховьями р. Алей. Юго-западный макросклон Алтая на территории как Казахстана, так и Китая, дренируют правые притоки Иртыша. С севера на юг в пределах Казахстана это Уба, Ульба, Бухтарма, Нарым, Курчум. Их долины имеют преимущественно северо-восточное простирание, лишь Бухтарма в среднем течении использует зону разломов основного для Алтая северо-западного направления. Самый восточный на территории Казахстана приток Иртыша Кальжир вытекает из оз. Маркаколь.

Иртыш течет вдоль большей части юго-западного подножия китайской части Алтая. До впадения в оз. Зайсан он называется Черный Иртыш или Кара Иртыш. В направлении с северо-запада на юго-восток он принимает с юго-западного макросклона Алтая ряд крупных притоков. Это Каба, Бурчун, Кран и два истока Иртыша - Балаиртыш (Черный Иртыш, Хара Эрчис-Хе) и Каирты (Иртыш). Каба начинается на территории Казахстана в Карако-бинских впадинах. Бурчун образуется при слиянии рек Кан и Канас.

Южная часть Монгольского Алтая дренируется истоками Улунгура - реками Чингиль и Булган-Гол. Чингиль впадает в бессточное озеро Улюн-гур. Судя по слабому его засолению и тому, что русло Черного Иртыша проходит всего в 1 - 2 км от края озера, в недавнем прошлом оно сообщалось с Иртышом, и Улунгур входил в его систему. Чингиль и Булган-Гол на территории Алтая текут с севера на юг. Большая часть бассейна Булган-Гола находится на территории Монголии. Расположенные восточнее, аналогично ориентированные реки Уенчийн-Гол и Бодончийн-Гол теряются в солончаках Барун-Хурайской впадины. Далее на восток в пределах Монгольского и Гобийского Алтая постоянные водотоки отсутствуют.

Самая крупная река северо-восточного макросклона Монгольского Алтая Кобдо-Гол начинается в осевой части Алтая в озерах Хара-Борэгской впадины. По второстепенной системе разломов она пересекает Алтай в восточном направлении через Цаган-Гольскую, Согог-Гольскую и Улэгэйскую впадины, принимая ряд крупных притоков, приуроченных к системе разломов северозападного простирания (Цаган-Гол, Сосог-Гол, Сагсай-Гол и Умне-Гол). На границе основных горных сооружений Алтая Кобдо-Гол дренирует оз. Ачит-Нур и поворачивает на 90° к юго-востоку, течет вдоль границы Алтая, принимает справа последний крупный приток - Буянт-Гол и впадает в оз. Хара-Ус-Нур. Таким образом, практически вся монгольская часть Алтая, состоящая из многочисленных хребтов и впадин, представляет собой бассейн р. Кобдо-Гол. Далее на восток с северного склона Монгольского Алтая стекают лишь мелкие водотоки, теряющиеся во впадинах, а в Гобийском Алтае исчезают и они.

1.4 Современное оледенение

За 140 лет, прошедших со времени открытия первых ледников Алтая, много раз вносились поправки к их знаку и площади. В настоящее время, когда завершено составление Каталога алтайских ледников, появилась реальная возможность дать морфостатический анализ современного оледенения с учетом новейших данных. Для того, чтобы показать место Русского Алтая как ледникового района в пределах всей Алтае-Саянской горной области, мы приводим табличные данные (см. табл. 3, 4, 5, 6, Приложение 5), характеризующие оледенение с разных сторон.

В общей картине распространения 1501 ледника Алтая с площадью 910,2 км2 можно отметить следующее:

. Основное количество ледников сосредоточено в наиболее высоких горных хребтах, занимающих окраинное и близкое к нему положение в системе хребтов Алтае-Саянской области.

. Оледенение связано исключительно с верхним, альпийским поясом гор и занимает преимущественно вогнутые формы рельефа.

. По характеру оледенения выделяются четыре типа:

а) ледниковые узлы, по сути дела обособленные системы крупных долинных ледников, равноправно распределенных по склонам разных экспозиций (Белуха, Биш-Иирду) или приуроченных к склонам северных румбов (Южный Алтай, Южно-Чуйский хребет) и связанных с наиболее высокими точками хребтов;

б) сплошной ряд ледников вдоль северных склонов;

в) рассеянные группы малых ледников по окраинам высоких хребтов;

г)       мельчайшие леднички в предельных условиях существования в районах повышенной снежности.

Оледенение Алтая представлено всеми типами ледников, известными в других горных регионах Земли. В особую разновидность ледников конических вершин выделены куполовидные ледники, составляющие отличительную черту оледенения юго-востока Алтая. Часть ледников в процессе деградации «перешла» из долинных в котловинные. Основная же масса ледников принадлежит к категории каровых, кулуаров, висячих и присклоновых. Предельное оледенение очень тесно контактирует с поясом снежников. В целом по области заметно преобладают малые ледники (68,9% общего числа). Анализ табл. 5 и рис. 4 (см. Приложения 5, 6) показывает, что число ледников резко падает с увеличением их размеров. Если подойти к анализу графика так, как это сделано у Г.Е. Глазырина [5], можно видеть, что критический размер ледника, соответствующего климату в данных условиях рельефа, составляет 3,6 км. Эта величина очень хорошо увязывается со средними размерами каров и еще раз подчеркивает, что кары являются орографической базой современного оледенения. Во всех случаях, когда площадь ледников превышает критическую, необходимо привлекать к анализу дополнительные факторы.

Соответственно размеру ледников меняются и их типы. Если разделить все типы ледников в пределах Русского Алтая на три морфогруппы (1 - малые, 2 - висячие и кароводолинные, и 3 - долинные и котловинные), можно видеть (см. Приложение 7, рис. 5), что основная масса ледников принадлежит к категории малых, менее «требовательных» к условиям климата. С увеличением размеров ледников их доля монотонно убывает. Обратное соотношение мы видим на графике для крупных ледников. Вторая морфогруппа занимает промежуточное положение.

При сравнении оледенения отдельных речных бассейнов и размеров ледников в них представляется целесообразным использование обычных статистических показателей - среднего ледника, коэффициента вариации размеров и т.д. Может быть использован и коэффициент размерной неоднородности оледенения в бассейне (Крн), представляющий отношение площадей средних из ледников больше и меньше среднего ледника в бассейне. Наибольшим разнообразием размеров ледников характеризуются бассейны, связанные с наиболее высокими горными массивами. С уменьшением высот и приближением оледенения к предельному состоянию размерная неоднородность уменьшается.

Коэффициент вариации размеров ледников в бассейнах изменяется в пределах 0,9 - 3,9.

Основным условием существования ледников является метелевый перенос снега, отчего почти 70 % их количества имеют северную или северо-восточную экспозицию, являющуюся подветренной (см. Приложение 8, рис. 6). Важно отметить, что благоприятное направление ветрового переноса влаги (относительная экспозиция) совпадает с действием абсолютной экспозиции, проявляющейся на широте Алтая весьма сильно. На примере оледенения Алтая можно видеть изменение взаимодействия экспозиционных факторов под влиянием барьерного эффекта хребтов. До высот 3000 м действие метелевого переноса выражено очень четко, совпадение благоприятных свойств абсолютной и относительной экспозиций полное. Увеличение высоты ветрового барьера, усиленное кулисным эффектом, сопровождается развитием значительного оледенения на наветренных склонах. Сказанное хорошо подтверждается примером массива Белухи. Приближение к району положения центра монгольского барического максимума давления сопровождается некоторым уменьшением метелевого переноса снега и снижением роли относительной экспозиции, что сказывается на изменении типов ледников. Взаимодействие экспозиционных факторов приводит к возникновению асимметрии оледенения. С одной стороны, наблюдается асимметрия в распределении оледенения по склонам хребтов, приуроченною преимущественно к северным и северо-восточным румбам, связанная с действием относительной экспозиции. Действие абсолютной экспозиции выражено в асимметрии ледниковых тел с их угнетенной южной частью. В расширении высотного диапазона оледенения важную роль играет гравитационный фактор, способствующий многократной концентрации снега на сниженных уровнях склонов.

Разнообразие условий существования ледников в пределах Алтая подчеркивается высотой фирновой линии, повышающейся от 2100 - 2300 м в хребтах Западного Алтая до 3250 - 3300 м на юго-востоке области. Анализ изменения высот фирновой линии в широтном и долготном направлении показывает, что к югу роль теплового фактора нарастает, но проявляется более резко вследствие уменьшения увлажненности, отраженном в повышении фирновой линии в западно-восточном направлении. В этом же направлении наблюдается и уменьшение всех показателей энергии оледенения.

Анализ условий существования ледников, снежников и других гляциальных образований показывает, что среди них могут быть отмечены основные:

. Глубокое внутриконтинентальное положение области.

. Господство в течение значительной части года сибирского антициклона, центр которого почти совпадает с географическим положением материка. Изменения положения центра барического максимума происходит целиком в пределах Алтае-Саянской области. Длительный период радиационного выхолаживания определяет развитие мощных, до 1,5 - 2,0 км, инверсий температуры и застой переохлажденного воздуха в межгорных котлованах, препятствующих воздухообмену с приходящими воздушными массами.

. Продолжительный холодный период, увеличивающийся с высотой и в глубь горной страны от 150 дней в предгорьях до 260 дней в высокогорье.

. Интенсификация циклонической деятельности в переходные сезоны года, особенно в начале зимы. Второй, весенний, период активизации циклонов благоприятен только для ледников на больших высотах.

. Убывание сумм твердых осадков к юго-востоку страны.

. Увеличение скоростей ветра в переходные сезоны года, совпадающее с временем максимума выпадания твердых осадков, приводит к повсеместному развитию метелевого переноса снега.

. Широкое распространение лесных ландшафтов ограничивает интенсивность переноса снега на более низкие уровни и способствует существованию пояса снежников, продолжающих вниз по склонам зону проникновения гляциального климата.

Проявление названных условий в сочетании с резко-расчлененным рельефом склонов, выражается в развитии нескольких ороклиматических эффектов:

а) барьерного, возникающего во внешнем обрамлении горной страны;

б) кулисного, способствующего увлажнению локальных участков хребтов вследствие направляющего воздействия хребтов и глубоких долин на приходящие влагоносные воздушные массы;

в) дефляционно-аккумуляционного, выраженного в сносе снега с плоских хребтов и его концентрации в вогнутых и ступенчатых формах рельефа.

Таким образом, можно подвести итоги. Горный Алтай - самая высокая горная область в Сибири. Многие горные массивы поднимаются здесь от 3000 - 4000 м. Горный Алтай делится на отдельные области - Южный, Восточный, Центральный, Северо-Западный и Северо-Восточный Алтай. Самая высокая точка Горного Алтая является гора Белуха 4506 м, которая расположена в Центральном Алтае.

Основные черты рельефа Горного Алтая связаны с интенсивными движениями земной коры в неоген-четвертичное время, в результате которых древняя пенепленизированная холмистая равнина была приподнята на 1000 - 4000 м., деформирована, разбита на блоки, расчленена и превращена в горную страну. Участки наибольшего новейшего поднятия представляют собой высокогорные хребты - Катунский, Северо-Чуйский и Южно-Чуйский, Курайский и т.д. Осевые части хребтов с высотой до 4000 - 4500 м и глубиной расчленения до 1000 - 1500 м имеют современные ледники и сильно видоизменены деятельностью древних оледенений. Типичными формами рельефа здесь являются островершинные пики и карлинги, кары, троговые долины с озерными ваннами, мореные холмы и гряды, обвалы, осыпи, мерзлотно-солифлюкционные образования.

Общая закономерность высокогорного рельефа - выравнивание междуречий и уменьшение глуби долин по мере удаления от центральных частей хребтов к их окраинам. На современном этапе развития высокогорного рельефа происходит переработка и уничтожение остатков пенеплена, а так же форм и отложений древних оледенений. Наиболее энергично эти процессы идут вблизи крупных долин - Катуни, Чуи, Аргута, Чулышмана. В настоящее время поверхности выравнивания весьма слабо преобразуются процессами плоскостной денудации с развитием форм физического выветривания и солифлюкции, а вблизи долин расчленяются и постепенно уничтожаются.

Хребты, впадины и крупные речные долины Алтая образуют закономерную систему. Их расположение полностью контролируется процессами новейшей тектоники территории, которая представляет собой зону интенсивного новейшего дробления литосферы, окруженную тремя относительно монолитными блоками. С ними связаны впадины - конечные пункты для подавляющей части выносимого при разрушении горных сооружений материала. Изучение последовательности осадконакопления во впадинах позволяет выявить и определить геологический возраст основных периодов новейшей активизации, сопровождающейся ростом горных сооружений. В то же время осадки во впадинах ничего не говорят о механизмах дробления литосферы в самой мобильной зоне.

2. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ СТОКА ГОРНО-ЛЕДНИКОВЫХ РЕК

.1 Общая характеристика влияния физико-географических факторов на величину речного стока

Учение о стоке составляет часть речной гидрологии, в которой рассматриваются процессы, происходящие в бассейне реки и определяющие ее водоносность. Другая часть речной гидрологии, или собственно гидрология рек (потамология), рассматривает процессы, происходящие в русле реки (законы формирования русла, движение паводков, движение наносов и др.).

Сток является результирующим элементом водного баланса, имеющим значение не только для рек, но и для озер и болот. Поэтому учение о стоке можно рассматривать как раздел общей гидрологии суши, в котором исследуются законы, определяющие водность рек, озер и болот [28].

Особенно велика роль учения о стоке в условиях обширной территории России, обладающей огромным количеством рек, непосредственные измерения на которых гидрометрическими методами невозможны. Поэтому важное значение приобретает изучение законов формирования и распределения стока во времени и в пространстве на основе обобщения наблюдений сравнительно небольшого числа опорных гидрометрических пунктов.

Учение о стоке имеет не только большое практическое, но и теоретическое значение.

При изучении сложной проблемы формирования стока приходится сталкиваться с рядом вопросов, охватывающих основные проблемы не только гидрологии, но и смежных с ней дисциплин. К ним относятся вопросы поверхностного и подземного стекания, инфильтрации и питания грунтовых вод, закономерности формирования ливневых осадков, скорости продвижения паводков и др.

Учение о стоке можно по справедливости назвать центральной проблемой гидрологии, имеющей наибольшее как практическое, так и теоретическое значение.

Ещё в 1884 г. в своей известной работе «Климаты земного шара, в особенности России» профессор А.И. Воейков указал на связь водоносности рек с климатическими факторами. «Результатом осадков, - писал он, - являются источники и реки, которые возвращают избыток воды или в океаны, или во внутренние бассейны. С них вода опять испаряется и снова совершает свой круговорот. При прочих равных условиях страна будет тем богаче текучими водами, чем обильнее осадки и чем менее испарение как с поверхности почвы и вод, так и растений. Таким образом, реки можно рассматривать как продукт климата» [28].

Эта формула о связи водоносности рек с климатом была уточнена Э.М. Ольдекопом в работе «Об испарении с поверхности речных бассейнов». На основании анализа данных по ряду бассейнов России и Западной Европы Ольдекоп пришел к выводу, что «формулы более общего характера, которые позволяли бы вычислять на основании данных об осадках и других метеорологических элементах величину испарения и стока для различных бассейнов, не прибегая к непосредственным измерениям стока», возможны и что, «если не требуется особой точности, можно ограничиваться введением в формулу одних лишь климатических факторов, тем более что влияние физико-геологических факторов, по существу дела, трудно поддается математической формулировке» [28].

Однако она относится лишь к одной характеристике стока, именно к норме годового стока, и, следовательно, должна быть дополнена и расширена в отношении влияния географического ландшафта на все прочие характеристики стока.

Что касается нормы годового стока, то утверждение Воейкова-Ольдекопа о преимущественном влиянии климатических составляющих географического ландшафта на средний сток верно лишь для той группы бассейнов, в которых водотоки полностью дренируют осадки, выпадающие на поверхность бассейна и стекающие поверхностным и подземным путем, и к которым применимо уравнение баланса влаги в простейшем виде

у0 = х0 - z0, (1)

где у0, х0 и z0 - средние многолетние величины стока, осадков и испарения.

К этой группе бассейнов, представляющих с точки зрения водного баланса «замкнутые» бассейны, относятся водосборы всех постоянно текущих рек зоны как достаточного, так и недостаточного увлажнения. В этой группе бассейнов средняя годовая величина стока зависит от средних годовых величин осадков и испарения, т.е. от климатических, вернее, гидрометеорологических компонентов географического ландшафта. Все остальные элементы географического ландшафта (почвы, растительный покров, рельеф, озера и болота), а также гидрографические факторы (размер бассейна, его конфигурация), которые можно объединить одним термином - «факторы подстилающей поверхности», влияют на средний сток лишь постольку, поскольку они влияют на осадки и испарение, что непосредственно следует из приведенного уравнения баланса влаги (1).

При определении количественного влияния факторов подстилающей поверхности на величину среднего годового стока речных бассейнов с полным, или замкнутым, водным балансом нужно различать, с одной стороны, реки, расположенные в зоне достаточного увлажнения, и, с другой стороны, реки, расположенные в зоне неустойчивого и недостаточного увлажнения [20].

Хотя в обеих зонах преобладает влияние климатических факторов, но в зоне недостаточного увлажнения небольшое изменение величины испарения (на 5 - 10 мм за весенний или годовой период) под влиянием местных факторов подстилающей поверхности (например, под влиянием характера почв или агротехники) может оказаться значительным по отношению к величине стока, которая в полупустынных районах часто снижается до 10 - 20 мм и ниже. Поэтому в зоне недостаточного увлажнения, и особенно в засушливых районах, влияние местных физико-географических факторов, или факторов подстилающей поверхности, на величину среднего годового или весеннего стока даже относительно больших по размеру бассейнов может быть весьма существенным и во многих случаях может выражать явную зависимость от уклона, характера почв и других местных факторов. Однако во всех этих случаях влияние рельефа или среднего уклона и характера почв на норму годового или весеннего стока, по существу, является косвенным, так как выражается изменением величины среднего стока благодаря изменению величины снегозапасов и потерь на испарение и инфильтрацию в грунт.

К другой группе речных бассейнов, именно бассейнов, в которых водотоки питаются только поверхностными водами и не дренируют осадков, стекающих в виде подземных вод, уравнение водного баланса в простейшем виде (1) неприменимо, так как на связь стока с гидрометеорологическими факторами в этих бассейнах накладывается непосредственное влияние факторов подстилающей поверхности, часто маскирующее влияние климатических факторов.

Таким образом, средний многолетний речной сток в замкнутых речных бассейнах является функцией средних многолетних величин осадков и испарения, т.е. гидрометеорологических компонентов географического ландшафта, отражающих то соотношение тепла и влаги, которое свойственно данной географической зоне. Все остальные элементы ландшафта или факторы подстилающей поверхности, влияют на средний сток лишь постольку, поскольку они влияют на величину осадков и испарения, автоматически учитывающих влияние этих факторов. Как правило, изменение величины среднего стока под влиянием подстилающей поверхности, особенно в районах достаточного увлажнения, не превышает ±(10 ÷ 25) %.

Сказанное относится в основном к среднему годовому стоку за многолетний период и в некоторой степени к среднему сезонному стоку, т.е. к средним характеристикам стока за такие отрезки времени, на которые не влияет время добегания поверхностного стока и для которых разность запасов влаги на начало и конец периода может быть принята в среднем равной нулю.

В остальных характеристиках стока по мере уменьшения периода осреднения (например, при переходе от года к сезону, месяцу и суткам) все более заметна роль подстилающей поверхности, определяющей время добегания осадков к замыкающему створу. Поэтому чем меньше период осреднения стока, тем большее число факторов влияет на сток. Так, например, на величину стока за отдельный годовой период или сезон влияют, кроме климатических элементов, также и другие физико-географические составляющие ландшафта, определяющие время добегания подземных вод к створу и величину разности запасов влаги в бассейне на начало и конец периода [28].

Влияние этих факторов усиливается по мере уменьшения периода осреднения стока, и уже на максимальный или минимальный суточный сток (а тем более мгновенный) влияние прочих (кроме климатических) элементов географического ландшафта является преобладающим и непосредственным.

Таким образом, следует дать более расширенную формулировку влияния географического ландшафта на речной сток.

Речной сток является функцией комплекса условий, составляющих географический ландшафт. Соотношение влияний различных элементов ландшафта (т.е. климатических и подстилающей поверхности) на сток зависит как от характера водотока и его географического положения, так и от характеристики стока, о которой идет речь, и периода осреднения.

Более подробно факторы, влияющие на отдельные характеристики стока, например на средний годовой, сезонный, максимальный, минимальный сток, рассматриваются далее.

2.2 Водный режим рек высокогорной зоны Алтая

Горноледниковым 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 горноледниковых 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 горноледниковых 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 горноледниковых 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:

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

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

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

.        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.

.        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.

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

.        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.

. 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.

3. ВНУТРИГОДОВОЙ И СУТОЧНЫЙ РЕЖИМ СТОКА ГОРНО-ЛЕДНИКОВЫХ РЕК

.1 Внутригодовой режим стока горно-ледниковых рек Алтая

Установить закономерности внутригодового распределения стока весьма важно как с практической точки зрения для определения внутригодового хода стока неизученных рек, так и с точки зрения общего изучения режима наших водных объектов. В то же время этот вопрос вследствие многообразия и сложности факторов, влияющих на внутригодовой ход стока, не доведен еще до наиболее рационального практического решения, сочетающего практическую обоснованность с простотой и точностью расчета.

Решение этого вопроса возможно двумя путями. Первый путь - генетический - базируется на использовании уравнения водного баланса за отдельные периоды года, позволяющего при известной величине осадков и испарения с различных видов подстилающей поверхности, а также изменения запасов влаги в бассейне определить величину стока.

Поэтому основным методом определения внутригодового хода стока неизученных рек в настоящее время является второй путь - метод гидрологической аналогии, основанный на перенесении статистических закономерностей распределения внутригодового стока с изученных опорных бассейнов на неизученные, расположенные в близких климатических условиях и условиях подстилающей поверхности. Для применения этого метода необходимо рассмотреть основные закономерности внутригодового хода стока и источники питания рек.

Распределение стока по видам и источникам питания зависит как от климатических условий, определяющих величину и распределение осадков и температуры воздуха, так и от условий подстилающей поверхности, определяющих вертикальное расчленение стока на поверхностный и подземный.

Ниже рассматриваются основные типы внутригодового распределения стока, зависящие от климатических условий и соответствующие основным видам режима рек России и СНГ, разработанным Б.Д. Зайковым и П.С. Кузиным [28]. В соответствии с этим можно рассматривать следующие типы внутригодового распределения стока:

) реки с преобладающим весенним половодьем ;

) реки с весенним половодьем и летними паводками;

) реки с преобладающими летними паводками;

) реки субтропических районов с паводками в осенне-зимний период или в течение всего года.

Нас будут интересовать реки только второго и третьего типа. Ко второму типу относятся реки с весенним половодьем и летними паводками. Это реки предгорных районов Кавказа, Закавказья, Средней Азии и Карпат, реки с комбинированным режимом, получающие питание как от таяния сезонных снегов в апреле - июне, так и от летних дождей, реки Алтая, Саян, Восточной Сибири, а также Северо-востока России. На всех этих реках период снеготаяния, передвигаясь на май - июнь, совпадает с периодом летних дождевых паводков, вследствие чего высокий сток поддерживается в течение всего теплого полугодия. Типовые гидрографы расходов рек этого типа показаны на рис. 7 (см. Приложение 9).

Несмотря на некоторые различия, общим для всех рек этого типа, в отличие от рек первого типа, является высокий летний сток, поддерживаемый дождевыми паводками, и весенний месячный максимум стока в мае - июне вместо марта - мая на реках первого типа или июля - августа на реках третьего типа с летними паводками.

Таким образом, это распределение стока является, по существу, переходным от первого типа (реки с преобладающим весенним половодьем) к третьему (реки с летними паводками).

Реки этого типа можно разбить на три подтипа:

а) реки предгорных и среднегорных районов Кавказа с высоким зимним стоком, достигающим 0,50 - 0,70 от среднего годового, и более равномерным распределением стока в остальные месяцы;

б) реки предгорных районов Средней Азии с более низким зимним стоком, до 0,20 - 0,30 от годового;

в) реки Алтая, Саян, Восточной Сибири и Северо-востока с еще более низким зимним стоком, до 0,00 - 0,10 от годового, и соответственно с более повышенным распределением стока в весенне-летние месяцы.

К рекам этого же типа распределения стока, являющегося, как уже указывалось, по существу, переходным от рек первого типа распределения к рекам третьего типа, относятся реки, пересекающие несколько ландшафтных зон и имеющие комбинированный режим. Например, реки Кубань и Терек в низовьях получают питание как от снежников и ледников в высокогорной части бассейна, так и от таяния сезонных снегов и выпадения дождей в равнинной части.

К третьему типу режима стока относятся, с одной стороны, реки высокогорных районов с паводками в летние месяцы, обусловленными совместным действием тающих высокогорных снегов и ледников и выпадающих дождей, и, с другой стороны, реки Дальнего Востока с летними паводками, вызываемыми дождями муссонного характера.

Несмотря на различное происхождение паводков, распределение стока на реках этого типа в летние месяцы близкое, а в зимние месяцы различное. На реках горных районов сток зимних месяцев в связи с более устойчивым грунтовым питанием колеблется, как и на крупных реках Европейской территории СССР, в пределах 0,20 - 0,30 от годового. На реках же Дальнего Востока, протекающих в областях с вечной мерзлотой и недостаточным грунтовым питанием, зимний сток становится незначительным.

Общим для рек этого типа является максимум стока в июле - августе против мая - июня на реках второго типа. Зимний сток резко различается на реках обоих подтипов, снижаясь от 0,20 - 0,30 на горных реках до 0,00 - 0,05 на реках Дальнего Востока, где в связи с недостаточным грунтовым питанием некоторые реки промерзают до дна.

Горно-снеговой подтип режима стока, наиболее хорошо выраженный на верхнем Рейне, с началом подъема в мае и максимумом стока в июне - июле соответствует второму типу рек с весенним половодьем и летними паводками, наиболее четко выраженному на реках предгорных районов Кавказа и Средней Азии, а также рекам с комбинированным режимом. Третий тип режима стока наших рек с летними паводками и максимумом в июле - августе, хорошо выраженный как на реках Дальнего Востока с муссонным климатом, так и на высокогорных реках Средней Азии, близок, с одной стороны, к тропическому дождевому режиму стока рек с муссонным климатом, таких, как Ганг, Иравади, Голубой Нил, и, с другой стороны, к режиму стока горных рек с ледниковым питанием.

Режим рек горных районов Альп с ледниковым питанием близок к режиму горных рек Средней Азии. Таким образом, несмотря на различное происхождение паводков на реках с тропическим дождевым режимом и горных реках с ледниковым питанием, они могут быть отнесены к одному типу по характеру распределения стока по месяцам.

Средний многолетний сток с территории Алтая составляет 42·109 м3, что составляет 94 % объема от годового стока р. Оби у г. Барнаула и 77 % - у г. Новосибирска. Большая удельная водоносность рек высокогорья Алтая была установлена с начала первых гидрометрических работ в период II МПГ, когда ЗСУГМС и ЛЕНГИДЕПом были организованы гидрометеорологические станции на р. Катунь - у г. Белухи и на р. Аккем - гмс. Аккем. Последняя действует до сих пор. Материалы стационарных круглогодичных наблюдений стали накапливаться и по бассейну Актру, где в 1971 г. была открыта метеостанция и пост ЗСУГМС. Но практически основные характеристики стока рек высокогорья были получены в результате экспедиционных исследований в бассейне Актру лабораторией гидрологии СибНИИЭ с июля 1959 г. по май 1960 г. и экспедициями Томского университета в последующие годы. Эти данные представляются совершенно необходимыми с позиции всесторонней характеристики стока в наиболее водной части Алтая [24].

Годовой сток, по данным поста Аккем, характеризуется небольшой изменчивостью, коэффициент его вариации не превышает 0,16. Основной период стока в ГЛБ отличается значительными колебаниями его характеристик в течение суток и внутри сезона. Появление стока в реках начинается с наступлением положительных температур воздуха и интенсивного таяния снега.

Весенний сезон характеризуется быстрым нарастанием температур и интенсивным таянием снега. Однако весеннее половодье выражено сравнительно слабо в связи с тем, что идет интенсивное заполнение обезвоженных в зимнюю межень почвогрунтов и многочисленных пор в каменных россыпях. При безоблачной погоде к концу мая, и особенно в июне, четко обнаруживается связь между средней температурой воздуха и стоком, запаздывающим на два-три дня.

Средний годовой сток в высокогорных бассейнах отражает общее распределение влаги по территории Алтая. Максимальных значений (60 - 65 л/с км2) модули стока достигают в районах Западного Алтая и запада Катунского хребта. Анализ наблюдений в летнее время показывает, что в ГЛБ наблюдается четкое высотное распределение модуля стока. Если на высотах 2050 - 2150 м годовой модуль стока составляет в Аккеме 27,5, в Актру - 29 л/с км2, то на ледниковых языках он увеличивается до 70 - 80 л/с км2. С приближением к фирновой линии сток увеличивается. Сток с фирновых полей оценивается в 13 л/с км2. Отметим, что сезонные модули стока могут достигать на ледниковых языках значительных величин - 250 - 280 л/с км2 на северных склонах и 280 - 310 л/с км2 на южных [25].

3.2 Суточный режим стока горно-ледниковых рек Алтая

Внутригодовое распределение стока может быть представлено не только в виде хронологического хода расходов по месяцам или сезонам, но также в виде кривых продолжительности суточных расходов, выражающих продолжительность стояния расходов, равных или превышающих данный.

Такое представление внутригодового хода стока в виде кривых продолжительности суточных расходов независимо от их хронологического хода особенно важно для учета энергетических ресурсов рек, так как выработка энергии имеет, по существу, интегральный характер и зависит не столько от хронологической последовательности расходов, сколько от продолжительности стояния расходов, равных или превышающих данный. Поэтому кривыми продолжительности суточных расходов издавна интересуются не только гидрологи, но и энергетики.

Кривые продолжительности суточных расходов, которые можно назвать кривыми обеспеченности фазово-разнородных расходов, отражают интегральное распределение расходов внутри года, в то время как кривые обеспеченности средних годовых, максимальных, минимальных или других фазово-однородных расходов отражают распределение этих расходов в многолетней перспективе.

Другой особенностью кривых продолжительности суточных расходов является то, что в них твердо установлены концы кривой, т.е. известны (за данный год или средний по распределению год) абсолютный максимум и абсолютный минимум. Задачей построения кривой продолжительности суточных расходов является определение расходов различной продолжительности стояния по интерполяции между этими пределами.

Основной же задачей построения кривых обеспеченности средних годовых, максимальных или минимальных расходов является их экстраполяция для определения экстремных расходов. В этом состоит существенное различие этих двух видов кривых обеспеченности.

Для графического (выражения интегрального распределения расходов в году могут служить два вида кривых продолжительности: 1) обобщенная, или абсолютная, кривая продолжительности суточных расходов, 2) средняя кривая.

Первая кривая может быть построена путем расположения всех 365 n расходов (где n - число лет) в убывающем порядке от абсолютного максимума до абсолютного минимума и определения средней продолжительности стояния каждого расхода.

По мнению Д.И. Кочерина, кривая, названная им абсолютной, является истинной средней кривой, отражающей «истинное среднее внутригодовое распределение расходов в средний по распределению год» и дающей полный охват всей амплитуды расходов от абсолютного максимума до абсолютного минимума [15].

Преимуществом этого типа кривой Кочерин также считал то обстоятельство, что «определяемые по этой кривой характерные расходы обладают вполне определенной обеспеченностью за весь данный период».

Средняя кривая продолжительности может быть построена на основании годичных таблиц или графиков продолжительности суточных расходов за каждый год путем осреднения ординат одинаковой продолжительности за все годы.

Наиболее удобно вычислять средние ординаты кривой продолжительности на основании «Материалов по режиму рек» или порайонных монографий «Ресурсы поверхностных вод СССР», в которых приводятся характерные расходы (максимальный, 30-дневный, или 8,3%-ной обеспеченности, 90-дневный, или 25%-ной обеспеченности, 180-дневный, или 50%-ной обеспеченности, 270-дневный, или 75%-ной обеспеченности, и минимальный) за каждый год.

Таким образом, различие методов построения двух рассмотренных систем кривых продолжительности состоит в том, что абсолютная или обобщенная кривая является результатом осреднения ежегодных частот, или продолжительностей, а средняя кривая - результатом осреднения ежегодных расходов заданной обеспеченности.

Резко выраженный внутрисуточный ход составляющих теплового баланса и метеоэлементов в ГЛБ определяют внутрисуточные колебания уровней и стока. Выделяются три типа внутрисуточного хода уровней:

-й тип характеризуется четким максимумом и минимумом в периоды с ясной и теплой погодой, когда происходит радиационное таяние снега и льда. Основная роль в формировании суточного паводка принадлежит талым водам. Время прохождения паводка определяется скоростью просачивания талых вод через снежно-фирновую толщу и добегания по руслу. Максимум уровня наблюдается в 15 - 17 часов, минимум - в 7 - 9. Интенсивность подъема уровня достигает 1,5 - 2,0 см/ч, интенсивность спада 0,3 - 0,5 см/ч.

-й тип суточного хода уровня характерен для периодов с адвективным таянием и характеризуется слабой выраженностью. Формирование суточной волны стока определяется таянием и слабоинтенсивными осадками. Экстремальные величины уровня во времени аналогичны первому типу. Интенсивность подъема достигает 0,75 - 1,0 см/ч, спада 0,3 - 0,5 см/ч.

-й тип мало зависит от хода таяния в бассейне. Максимальные величины уровней могут наблюдаться в любое время суток и зависят от начала выпадения осадков, их интенсивности и времени добегания до створа. Подъем идет гораздо с большей скоростью - до 10 - 32 см/ч, спад также интенсивен - 3 - 5 см/ч. Обычно интенсивный подъем уровня длится 20 - 40 мин, а продолжительность спада в 2 - 3 раза больше. Так же, как и внутрисуточный режим уровней, ход стока подчинен условиям прихода и поглощения энергии, поступающей к тающему снегу и льду в совокупности с выпадающими осадками.

Условия теплоприхода и теплопоглощения формируют общий фон хода стока рек высокогорья, на котором резкими пилообразными пиками выделяются паводки солярного и смешанного происхождения: 1-й тип формируется за счет увеличения теплоприхода и теплопоглощения тающими снегом и льдом; 2-й тип, смешанного происхождения, формируется с активным участием осадков. Как правило, с началом выпадения последних происходит снижение уровня температур воздуха. Паводки второго типа наиболее опасны для любых гидросооружений. Так, например, выпавшие осадки во второй декаде июня 1959 г. (ст. Аккем - 86,1 мм, Мульта 1 - 112,7 мм) сформировали максимальный пик половодья в бассейнах за все годы наблюдений. Расходы воды достигли в Аккеме 24,9 м3/с, в Мульте - п. Валдай 3,02 м3/с. Для сравнения укажем, что величины среднесуточных расходов за VI - VIII того же года составили всего лишь 9,9 и 1,03 соответственно.

Значительное влияние на сток рек оказывают летние снегопады, уменьшающие теплопоглощение снегом и льдом. Как правило, вслед за снегопадом наступает похолодание и резкое понижение стока, продолжающееся до восстановления прежнего режима таяния. Однако такое существенное изменение стока наблюдается после снегопадов, образующих временные снежные покровы на большей части водосборного бассейна. В случае выпадения снега и образования временных снежных покровов только в верхней части бассейна ледники продолжают «работать». Происходит лишь некоторое падение общего фона стока, на котором могут сформироваться паводки второго типа. Например, в 1972 г. в бассейне р. Томичка серия снегопада задержала таяние ледников с 1.VII по 20 VII. Выпавшие ливневые осадки 15 - 18.VII сформировали паводок со среднесуточным расходом в 0,51 - 1,24 м3/с.

Большая доля ледниковых вод в стоке рек высокогорья определяет их низкий термический режим. Так, наибольшие температуры воды в створе ГМС Аккем поднимаются только до 7,2° Средние месячные температуры воды за июнь - сентябрь колеблются в пределах 4,2 - 5,1°, что значительно ниже температуры воздуха. Переход температуры воды через 0,2° наблюдается весной 15 мая, осенью 19 сентября. Наблюдения в летние сезоны показали следующее распределение температур: у конца ледников они не превышают 0,2 - 0,4°, ниже по течению в 1,5 - 2,0 км от ледника увеличиваются до 1,0 - 1,3°, а в 4 - 5 км до 2 - 2,4°.

Ледостав на реках высокогорья образуется во второй половине сентября и длится от 140 до 225 дней (средняя, по данным ГМС Аккем - 185). За время ледостава толщина ледового покрова на реках достигает 50 - 80 см. Разрушение льда весной происходит в результате таяния его на месте и заканчивается к 5 - 10 июня.

Таким образом, оценка доли талых ледниковых вод в общем стоке рек Алтая представляет определенный интерес, ибо их поступление имеет наиболее благоприятное внутригодовое распределение. Это можно проиллюстрировать данными Б.В. Фащевского [8] (см. табл. 7, Приложение 10).

Из этих данных можно видеть, что доля ледниковых вод увеличивается по мере увеличения относительной доли оледенения в бассейне. В связи с общим повышением границы оледенения к юго-востоку Алтая, обусловленным главным образом возрастанием сухости климата, доля ледниковых вод становится более значительной.

4. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРЕПОДАВАНИЯ ТЕМЫ «ГИДРОСФЕРА» НА УРОКАХ ГЕОГРАФИИ В 6 КЛАССЕ

.1 Особенности преподавания

Тема «Гидросфера» должна рассматриваться в следующей логической системе: от общих понятий о гидросфере как сложной, но единой оболочке и круговороте воды в природе учащиеся переходят к изучению вод, составляющих гидросферу, - сначала вод Мирового океана, а затем вод суши - поверхностных и подземных.

В процессе изучения общих понятий учащимся сообщается определенный, установленный программой, минимум названий географических объектов, связанных с материалом темы «Гидросфера» (океаны, моря, заливы, проливы и др.), которые они должны знать и уметь находить на географической карте. Эти географические объекты нужны для конкретизации общих понятий и используются для формирования у учащихся умений давать описания моря и реки по типовому плану на основе физической карты. Важной задачей темы «Гидросфера» является развитие знаний учащихся о водах своей местности. Краеведческие знания используются для формирования общих понятий и вместе с тем имеют большое самостоятельное образовательное и воспитательное значение. Наряду с формированием новых общих понятий значительное внимание уделяется практическим работам по развитию картографических и топографических умений, а также ознакомлению с водами своей местности [9].

Многие изучаемые в теме «Гидросфера» явления можно наблюдать в окружающей школу местности. С некоторыми из них учащиеся познакомились при изучении курса природоведения. Некоторые объекты учащиеся наблюдали на осенней экскурсии. Все эти знания используются как опорные при формировании общих понятий. Так, например, изучение реки и речной системы может строиться с опорой на знания о местной реке, приобретенные на осенней экскурсии. Указав, откуда берут начало реки, учитель отмечает, что они текут в направлении наибольшего уклона местности, обходя участки, сложенные твердыми, трудноразмываемыми породами, и впадают в другие реки или озера, моря, океаны. В связи с этим даются понятия об истоке и устье реки. В процессе беседы выясняется, где начинается местная река, куда она впадает и в каком направлении течет. Затем учащиеся находят на карте, например, Волгу, ее исток и устье и определяют направление ее течения (в целом).

Для установления связи между направлением течения Волги и уклоном территории, по которой она протекает, учащимся предлагается определить абсолютные высоты ее истока и устья. Из этого делается вывод о причинах такого направления течения Волги. Далее вводятся понятия правого и левого берега, а за ними - правого и левого притоков, при этом опять-таки используются местные примеры. Местный материал может быть использован и при проведении практических работ. Для упражнений в определении направлений уклонов и в чтении рельефа по плану могут быть использованы наряду с печатными топографическими картами местные планы, составленные учащимися VIII класса [9].

Опорой для формирования общих понятий могут служить не только краеведческие, но и другие знания, приобретенные в курсе природоведения. Это один из важных факторов активизации работы учащихся по данным темам. Например, на уроке по теме «Температура и соленость вод океанов» учитель, сказав о том, что морская вода соленая и сколько содержится в ней соли, предлагает учащимся самим объяснить причины солености морской воды. Они могут это сделать, так как из курса природоведения им известно, что вода является растворителем, и знают, какие вещества растворяются и какие не растворяются в воде.

По ряду вопросов в теме «Гидросфера» краеведческий принцип обучения использовать невозможно, так как рассматриваемые процессы и явления нельзя наблюдать в окружении школы. К тому же о многих из них очень трудно создать у учащихся правильные представления. Поэтому при изучении таких вопросов особенно необходимо использовать различные средства наглядности обучения.

Демонстрация наглядных пособий может сочетаться с разбором рисунков в учебнике и схем, выполненных учителем на классной доске. Это позволит вычленить существенные признаки изучаемых объектов. Так, показав учащимся на стенной картине водопад и пороги на реке, учитель может вычертить на доске схему, на которой изобразить стадии перехода от водопада к порогам (рис. 1).

Рис. 1 - Схема перехода от водопада к порогам [9]

Использование средств наглядности в обучении облегчает учащимся понимание сложных явлений, изучаемых в данных темах, и вместе с тем создает благоприятные возможности для самостоятельной работы в классе и дома. Учащимся можно дать задания изготовить макеты из пластилина, составить описание каких-либо объектов по рисункам в учебнике и т.д. Вопросы при закреплении и проверке знаний учитель также может задавать на основе наглядных пособий.

Важное место на уроках по теме «Гидросфера» занимают практические работы с географической картой [18]. Первоначально проводятся более простые упражнения, затем работа с картой усложняется. К примеру, учащимся предлагается найти на карте один из указанных в программе географических объектов и охарактеризовать его (например: «Найдите Баренцево море, определите его глубину, охарактеризуйте его берега»). В целях облегчения запоминания номенклатуры и усвоения карты применяются работа с контурной картой, рассказы учителя в связи с характеристикой объектов, об их исследовании, а также раскрытие некоторых географических названий. Особенно большое значение имеет обучение учащихся описанию географических объектов по типовому плану на основе карты. Последовательность этой работы обычно такая: запись плана характеристики объекта, показ учителем, как им пользоваться, и раскрытие пунктов плана, упражнения учащихся. В качестве объектов для показа и упражнения могут быть использованы местные объекты, а также номенклатура, указанная в программе.

Вот, например, как это может быть сделано по характеристике реки. Отметив, что наша область (например, Томская) богата внутренними водами и что главная река в области Томь, учитель предлагает найти ее на карте. Затем на классной доске он записывает план характеристики реки (географическое положение, где начинается, направление течения, куда впадает, зависимость направления и характера течения от рельефа) и показывает, как надо по плану дать описание Томи. В связи с этим учитель рассказывает различные детали о реке, могущие вызвать интерес у учащихся (глубина, скорость течения, ширина русла и т.д.).

Для последующих самостоятельных упражнений учащихся в классе и дома используются в первую очередь крупнейшие реки мира и нашей страны (Волга, Енисей, Миссисипи с Миссури).

В заключение могут быть даны и более сложные задания, например на сравнение двух рек по сходству или по отличию, по отдельным признакам и в целом.

Изучая тему «Внутренние воды России» в 8 классе, учащиеся знакомятся с общими чертами рек и озер нашей страны. Они получают понятия о густоте речной сети РФ, о зависимости характера течения и режима рек от рельефа и климата, об их хозяйственном значении [30].

Более углубленное изучение рек в курсе географии РФ по сравнению с курсом географии материков достигается путем введения в общем физико-географическом обзоре РФ ряда новых общих понятий: о падении реки, о влиянии климата на режимы рек, о расходе и годовом стоке реки, о преобразовании стока, о базисе эрозии и развитии речной долины, о твердом стоке.

Все эти общие понятия формируются в связи с усвоением фактических знаний о реках РФ, на их основе. Тем самым создается возможность для понимания учащимися зависимостей вод суши от рельефа, горных пород, слагающих земную поверхность, и климата, а также определяемых этими зависимостями особенностей рек РФ.

После краткого повторения общих понятий о водах суши, известных учащимся из курса географии материков, проводится работа по физической карте РФ по выявлению закономерностей размещения речной сети РФ и определению основных бассейнов и водоразделов. В ходе этой работы учащиеся знакомятся с главнейшими реками России и определяют их положение на карте.

Затем даются понятия о падении и уклоне реки. На конкретных примерах отдельных рек России учащиеся учатся определять средний уклон реки и устанавливают зависимость характера течения рек от рельефа. Выявление зависимости скорости их течения от уклона рек позволяет рассмотреть развитие речной долины по продольному профилю. Выясняются различия уклона и скорости течения в разных частях реки и зависимость от скорости размывающей силы воды и глубины врезания русла реки в дно долины. Учащиеся подводятся к пониманию процессов, происходящих в верхнем, среднем и нижнем течениях реки. Далее выявляются зависимости свойств рек от климата, формируются понятия о питании и режиме рек.

Анализ климатической карты России помогает установить географические различия в соотношении источников питания рек РФ и подвести учащихся к понятию режима реки. Рассматриваются особенности режима различных типов рек; в ходе рассмотрения учащиеся упражняются в самостоятельной характеристике режима отдельных рек на основе физической и климатической карт РФ. Формирование общего понятия о расходе воды и годовом стоке рек сочетается с характеристикой водоносности рек РФ и упражнениями учащихся по вычислению годового стока отдельных рек. Большое значение имеет выяснение возможностей хозяйственного использования рек, прежде всего как источников энергоресурсов. Рассмотрение рек России в общем обзоре завершается изучением базиса эрозии и развития речной долины.

Понятие о базисе эрозии необходимо для уяснения причин, от которых зависят работа рек и развитие речных долин. Изучение водной эрозии имеет большое значение для выявления роли твердого стока рек в изменении рельефа и сноса разрушенных частиц с поверхности суши. Важно также охарактеризовать хозяйственное значение твердого стока, показать учащимся способы защиты и очистки гидросооружений от речных наносов.

4.2 Виды уроков

.2.1 Урок-сказка “Понятие о гидросфере. Мировой круговорот воды”, 6 класс

ЗАДАЧИ: Сформировать знания о мировом круговороте воды, дать первоначальные знания о взаимодействии между атмосферой и гидросферой. Воспитание бережного отношения к водным запасам на земле.

ОБОРУДОВАНИЕ:

. Глобусы.

. Физическая карта полушарий.

. Таблица "Мировой круговорот воды в природе".

. Таблица "Берегите воду".

ХОД УРОКА:

Эпиграф

"Вода, у тебя нет ни вкуса, ни

запаха, тебя невозможно описать,

тобой наслаждаются не ведая, что

ты необходима для жизни, ты сама

жизнь!"

Антуан де Сент Экзюпери.

. Вступительное слово учителя

. Составление схемы

. Постановка проблемы: почему вода не иссякает?

Решение проблемы через использование сказки:

"Жила-была капелька в огромном океане. Капелька была круглая, искристая, одним словом, очень симпатичная. Отличительной ее особенностью была огромная любознательность. Она спрашивала себя: "А что там, наверху, почему так светло и празднично? И вот она на водной глади океана. Но тут, о чудо, лучик Солнца подхватил капельку и понес высоко-высоко. Капелька увидела с большой высоты всю красоту земли и была очень счастлива! И все было бы хорошо, но капелька почувствовала, что стало холодно. Рядом с собой она увидела множество капелек - подружек. Они собрались все вместе и образовали тучку. Ветер подхватил и понес ее по небу. Капельки заплакали, и на землю упали струйки дождя. В виде дождя капельки вернулись на землю: кто в озеро, кто на пашню, кто в ручеек. А наша капелька упала в реку и с водами реки наконец вернулась в свой дом - океан".

. Самостоятельное составление учащимися схемы: "Круговорот воды в природе", сравнение с учебной таблицей, внесение недостающих звеньев.

. Формулирование учащимися вывода:

Солнце сделало наши водоемы неиссякаемыми.

Благодаря Солнцу существует круговорот воды в природе.

Вода, находящаяся в атмосфере, в реках, озерах, ледниках, под землей постоянно участвует в кругообороте: в реках вода сменяется каждые две недели, в ледниках в течение 10 - 120 лет, в Антарктиде и Гренландии в течение 250 тыс. лет.

. Знакомство со стихотворением И. Якимова

Чтобы не быть с географией в споре,

Волга впадает в Каспийское море,

Но трудно прожить на земле одиноко,

И воды из Волги текут в Ориноко.

Хоть в это поверить не очень легко,

Но Волги вода есть в реке Лимпопо.

И, путешествуя облаком пара,

Воды из Волги текут в Ниагару.

Волги вода и в Байкале, и в Ниле,

И в Танганьике, и в вашей квартире.

Значит должны понимать это все мы:

Реки - часть водной единой системы.

Но, чтоб не быть с географией в споре

Волга впадает в Каспийское море.

. Подведение итогов урока.

Постановка домашнего задания: составить свою сказку о капельке-путешественнице.

\

4.2.2 Урок обобщения и контроля знаний по теме: "Внутренние воды и водные ресурсы России", 8-й класс

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ: Отработка, закрепление и систематизация знаний и умений по теме, повторение номенклатуры.

ОБОРУДОВАНИЕ: Физическая карта России, атласы, контурные карты, тесты, картины, иллюстрации.

МЕТОДЫ И ПРИЕМЫ РАБОТЫ:

. Зачет по теме в устной и письменной форме.

. Контроль знаний с применением дидактических игр.

ХОД УРОКА

А. ОРГМОМЕНТ.

Б. ОБОБЩЕНИЕ И КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ.

Задания.. “Логическая цепочка” - исключить лишнее и объяснить почему? (Записывается на доске)

. Паводок, межень, уклон реки.

. Волга, Амур, Нева.

. Многолетняя мерзлота, река, канал.

. Наводнение, паводок, речной сток.. Фронтальный опрос.

Что такое половодье, межень, паводок, речной сток, наводнение, снеговая граница, многолетняя мерзлота, водные ресурсы, внутренние воды?. Определить уклон и падение рек.

. вариант - Волги,

. вариант - Амура.. Ответить на следующие вопросы (устно)

. Путешествуя вверх по Волге, можно ли на лодке добраться до пункта с координатами с.ш. и в.д.?

(Волга берет начало у подножья Валдайской возвышенности, из крохотного озерка, вытекает из него маленьким ручейком, петляющим по заболоченной лесной низине. Очевидно, что добраться туда на лодке невозможно).

. В старинной казачьей песне поется: “Ой ты, наш батюшка, Тихий Дон…”

У Пушкина мы встречаем такие строки: “Как прославленного брата реки знают Тихий Дон…” Почему называют “тихим”?

(У Дона очень медленное течение. Это объясняется тем, что Дон достиг так называемой кривой предельного кулона, т.е. линии, ниже которой дальнейшее углубление русла не происходит. Почти на всем течении Дона много мелей, образованных рыхлым материалом, который река уже не в состоянии вынести в море).

. Объясните поговорку: “Река Ока - Волги правая рука”. Что можно назвать “левой рукой” Волги? (Ока крупнейший правый приток Волги. Крупнейшим левым притоком Волги является Кама).

. Учитель задал учащимся следующее задание: “Опишите, что вы увидите, путешествуя по реке Белой”. Учащиеся не смогли выполнить этого задания. Объясните почему?

(На карте нашей Родины более десятка рек носят название Белой. Они расположены в бассейнах рек Амура, Анадыря, Енесея, Камы, Камчатки, Лены, Оби).

. О каком озере местные жители сложили поговорку “Сколько ему не приносят богатств его сыновья, - разоряет дочка старика”. Как объяснить эту поговорку?

(Байкал, в него впадает 336 рек и ручьев, а вытекает только одна река с очень быстрым течением - Ангара).. ГЕОГРАФИЧЕСКИЙ ДИКТАНТ

. Размыв или смыв горных пород текущей водой. (Речная эрозия).

. Образовавшаяся из речных наносов перед устьем реки равнина, на которой река делится на рукава. (Дельта).

. Петлеобразная излучина реки. (Меандра).

. Форма рельефа, имеющая вид ступени или уступов с горизонтальной или слегка наклонной поверхностью. (Терраса).

. Превышение истока реки над устьем, выраженное в метрах. (Падение реки).

. Речные отложения, состоящие из гальки, гравия, песка и глины, накапливающиеся в речных долинах. (Аллювий).

. Граница между бассейнами двух или нескольких рек. (Водораздел).

. Величина падения рек, разделенная на длину реки, выраженная в СИ на 1км. (Уклон реки).. ВЫПОЛНИТЬ ТЕСТ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Гидрограф неизученной горной реки в общих чертах можно определить, если известны соотношение между суммарным стоком второго и третьего кварталов, когда в основном развивается половодье, соотношение между величинами стока теплого и холодного сезонов и полный годовой сток. Тогда, подбирая реки с подобными соотношениями в изученных районах, по аналогии нетрудно восстановить средний ход стока неизученной реки для всего года.

Для более детального проектирования гидрографа необходимо знать еще время наступления максимума и минимума расходов воды и величины последних.

Вместе с тем наблюдаются некоторые закономерности в распределении параметров, связанные с географической зональностью и высотной поясностью природных факторов. Согласно гидрологической классификации П.С. Кузина, которая в настоящее время является наиболее полной для РФ, в горных областях нашей территории можно выделить следующие природные пояса: горно-арктический, горно-тундровый, горно-лесной и горно-степной.

Реки горно-арктического пояса распространены на Кавказе, в горной части Средней Азии, на Алтае, в горах Северо-Востока РФ и на Камчатке. В пределах этого пояса водотоки в большинстве горных областей относятся к типу рек с летним половодьем и паводками в теплое время года.

Реки горно-тундрового пояса встречаются на Урале, на плато Путорана и в горной области Северо-Востока России. Все они относятся к типу рек с весенним или весенне-летним половодьем и паводками в теплое время года. Для них характерно относительно повышенное значение стока второго квартала по сравнению с реками горно-арктического пояса. Сравнительно низкие значения его для рек Северо-Востока объясняются значительными летними и осенними паводками, иногда превышающими весеннее половодье.

В горно-лесном поясе, куда входят некоторые части почти всех горных областей РФ, роль весеннего стока еще более возрастает. Лишь в низких частях лесного пояса Средней Азии, в частности в Джунгарском и Тарбагатайском районах, где летние паводки редки и незначительны и подавляющая часть годового стока проходит весной, оно достигает 9,0, т.е. сток второго квартала превышает сток третьего квартала.

Реки горно-степного пояса умеренного климата встречаются на Кавказе, в Средней Азии, в Западном Саяне и в Забайкалье. Для них характерно весеннее половодье и паводки в течение всего года на Кавказе и в Средней Азии и только в теплое время года на Саяне. Это свидетельствуют о значительном превосходстве весеннего стока над летним за счет весенних дождевых паводков и раннего прохождения половодья. Для Тувинского же района паводки проходят в течение всего теплого периода, а ясно выраженного половодья не бывает.

Если сравнить осредненные по основным физико-географическим поясам значения параметров внутригодового распределения стока, то можно обнаружить, что от горно-арктического (высокогорного) к горно-степному поясу он возрастает. Это связано в основном с закономерным изменением климатических условий - более поздним летом и более холодной зимой в арктическом и тундровом поясах по сравнению с лесным и степным поясами.

Сток в горноледниковых бассейнах Алтая формируется за счет трех источников питания: таяния сезонного снежного покрова, поступления летних осадков и в результате таяния многолетних запасов снега и льда. Внутрисезонный ход источников питания ГЛБ Алтая 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. С увеличением континентальности уменьшается доля влаги, уходящая на льдообразование, причем относительная величина весеннего льдообразования также уменьшается, а доля летнего - увеличивается. 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.

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. Доля ледниковых вод увеличивается по мере увеличения относительной доли оледенения в бассейне. В связи с общим повышением границы оледенения к юго-востоку Алтая, обусловленным главным образом возрастанием сухости климата, доля ледниковых вод становится более значительной.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.    Алексеева Н.Н. Современные ландшафты зарубежной Азии. - М.: Геос, 2000. - 419 с.

2.       Быков В.Д., Важнов А.П., Федорова И.С. Некоторые результаты исследования внутригодового распределения стока горных стран // Расчеты речного стока. - Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - С. 224 - 231.

.        Владимиров Л.А. Водный баланс Большого Кавказа. - Тбилиси: Мецниереба, 1970. - 142 с.

.        Герасимова Т.П. Методика преподавания начального курса физической географии. - М.: Изд-во АПН РСФСР, 1959. - 369 с.

.        Глазырин Г.Е. Некоторые статистические закономерности характеристик горных районов // Тр. / САРНИГМИ. - Л., 1972. - Вып. 65 (80). - С. 51 - 62.

.        Голубев Г.Н. Гидрология ледников. - Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 461 с.

.        Голубев Г.Н. Формирование речного стока в горноледниковых районах. - М.: Наука, 1968. - 351 с.

.        Горный Алтай. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1972. - 385 с.

.        Даринский А.В. Методика преподавания географии: Уч. пос. - Изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: Просвещение, 1975. - 368 с.

.        Дьяконов К.Н., Касимов Н.С., Тикунов В.С. Современные методы географических исследований. - М.: Просвещение, 1996. - 207 с.

.        Ивановский Л.Н. Форма ледникового рельефа и их палеографическое значение на Алтае. - Л.: Наука, 1967. - 263 с.

.        Каталог ледников СССР. Т. 15. Ч. 1 - 8; Т. 16. Вып. 1. Ч. 3 - 5. Вып. 2. Ч. 1. Л.: Гидрометеоиздат, 1969 - 1976.

.        Клепиков С. Физико-географические особенности Алтае-Саянского экорегиона / С. Клепиков, М. Аванесян, М. Суксеков // Алтай: экология и природопользование: Материалы II рос.-монг. науч. конф. молодых ученых и студентов. - Бийск, 2003. - С. 147 - 150.

.        Комлев А.М. Некоторые особенности формирования стока в высокогорной зоне Алтая // Изв. СО АН СССР. - 1969. - № 9.

.        Лебедев А.В. Гидрологическая роль горных лесов Сибири. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1982. - 182 с.

.        Лоскутов Ю.И. О природе фаса Алтая // Геоморфология гор и предгорий. - Барнаул: Изд-во Алтайского ун-та, 2002. - С. 142 - 148.

.        Максимов Н.А. География в V классе. - М.: Просвещение, 1972. - 184 с.

.        Максимов Н.А. За страницами учебника географии. V класс. - М.: Просвещение, 1971. - 260 с.

.        Олейник И.Я., Тронов М.В., Шантыкова Л.Н. Опыт комплексного исследования водного баланса в горноледниковом репрезентативном бассейне (бассейн Актру на Алтае) // Гляциогидроклиматология горных стран. - М., 1973. - С. 33 - 48.

.        Основы гидрогеологии. Общая гидрогеология. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1980. - 232 с.

.        Панженская Е.И., Попова К.И., Шевченко В.И. Синоптические процессы и их погодно-климатическое проявление в зимний период над Алтаем // Тр. / ЗСРНИГМИ. Вып. 6. - Л., 1972. - С. 52 - 71.

.        Попова К.И. О циркуляции атмосферы над Алтаем в абляционный период // Гляц. Алтая: Сб. Вып. 4. - Томск: Изд-во, 1962. - С. 33 - 47.

.        Раковская Э.М., Давыдова М.И. Физическая география России: Учебник для вузов. - М.: ВЛАДОС, 2001. - Ч. 1. - 287 с.; Ч. 2. - 301 с.

.        Ревякин В.С., Галахов В.П., Голещихин В.П. Горноледниковые бассейны Алтая. - Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1979. - 309 с.

.        Ревякин В.С., Кревский Ю.Г., Кривоносов Б.М., Шурупа Е.П. Гляциогидрометеорологический режим высокогорного бассейна р. Аккем // Тр. / ЗСРНИГМИ. - Вып. 3. - Л., 1969. - С. 83 - 142.

.        Сапожникова С.А. Особенности термического режима Горного Алтая // Тр. / НИИАК. Вып. 33. - Л., 1965. - С. 82 - 99.

.        Соколовский Д.Л. Речной сток. - Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - 538 с.

.        Структура и динамика речного стока горных регионов / Степанов Ю.Г., Федоров В.Н., Хаустов А.П. и др. - Новосибирск: Наука, 1987. - 160 с.

.        Чиркунов И.Ф. Изучение в VII классе темы «Внутренние воды» // География в школе. - 1968. - № 1. - С. 10 - 17.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Основные орографические единицы Алтая

Рис. 2 - Основные орографические единицы Алтая и его обрамления [13]: I - горные системы: 1 - Русский Алтай, 2 - Монгольский Алтай, 3 - Западный Саян и Тува, 4 - Хангай, 5 - Тянь-Шань; 6 - 8 - системы хребтов: 6 - Саур-Тарбагатайская, 7 - Джунгарский Алатау, 5 - Ханхухэй-Болнайская; 9, 10 - низкогорья: 9 - Казахский мелкосопочник, 10 - Салаир и Горная Шория; II - области чередования хребтов и впадин: 11 - котловина Больших Озер, 12 - Джунгарская Гоби, 13 - Заалтайская Гоби; равнины: 14 - Джунгарская, 15 - Западно-Сибирская; крупные межгорные впадины: 16 - Балхашская, 17 - Зайсанская, 18 - Убсунурская

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Схема расположения основных горных сооружений Алтая

Рис. 3 - Схема расположения основных горных сооружений Алтая [13]: 1 - Арц-Богдын-Нуру; 2 - Зун-Богд; 3 - Их-Богдын-Нуру; 4 - Баян-Цаган-Нуру; 5 - восточное окончание Монгольского Алтая; 6 - выступ в его пределах; 7 - субширотный отрезок Монгольского Алтая; 8 - Хувчийн-Нуру; 9 - Адж-Богд; 10 - Их-Таянгийн-Нуру; 11 - Худжиртын-Овгар; 12 - Хонгор-Хайран, 13 - Мунх-Хайрхны-Нуру; 14 - Шара-Нуру; 15 - Южный Монгольский Алтай, 15 - его нижняя ступень; 16 - Ёлт-Ула; 17 - Северный Монгольский Алтай, 17' - его нижняя ступень; 18 - Хух-Сэрхтийн-Нуру; 19 - Хунгийн-Нуру; 20 - Сайлюгем; 21 - Шара-Даваны-Нуру; 22 - Найрамдальский; 23 - Согостын-Нуру; 24 - Укок; 25 - Чихачева, 25' - Тапдуайрский; 26 - Цэнгэл-Хайрхан-Нуру; 27 - Южно-Чуйский; 28 - Северо-Чуйский; 29 - Катунский; 30 - Листвяга; 31 - Зыряновский; 32 - Калбинский; 33 - Нарымский; 34 - Курчумский и Южный Алтай; 35 - Маркакольские; 36 - Зайсанская полоса мелкосопочника; 37 - Теректинский; 38 - Коргонский и Тигирецкий; 39 - Убинские; 40 - Ивановский и Холзун; 41 - Ульбинские; 42 - Бащелакский; 43 - Северная полоса низкогорья; 44 - Ануйский; 45 - Чергинский; 46 - Семинский; 47 - Иолго; 48 - Айгулакский; 49 - Курайский; 50 - Чулышманский; 51 - Чулышманское плоскогорье; 52 - Куминские; 53 - Сумультинский; 54 - Байтык; 55 - Иххавтгийн-Нуру; 56 - Хурен-Богдын-Нуру; 57 - Тахийн-Шара-Нуру; 58 - Нарийн-Харын-Нуру; 59 - Улан-Аргалант; 60 - Дунд-Аргалант; 61 - Хара-Аргалантын-Нуру, 62 - Хан-Тайширын-Ула; 63 - Хан-Тайширын-Нуру; 64 - Хасагт-Хайрхан; 65 - Дарвийн-Нуру; 66 - Сутай-Ула; 67 - Батарын-Нуру; 68 - Батар-Хайрхан; 69 - Дзун-Джаргалат; 70 - Бумат-Хайрхат; 71 - Цамбагарав-Ула; 72 - Алмат-Хухийн-Нуру; 73 - Тургэн-Ула; 74 - Мунгун-Тайга; 75 - Хан-Хухогийн-Нуру. Штриховкой на схеме обозначены межгорные впадины

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Климат Алтая

Таблица 1 - Повторяемость (в числе ЕСП) типов синоптических процессов за 1969 - 1973 гг. [25]

Таблица 2 - Годовой ход упругости водяного пара (е) и относительной влажности (f) за 1971 - 1972 гг. [25]

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Гидрография Алтая

Рис. 4- Элементы гидрографии Алтая [13]: а - озера; б - реки; в - солончаки на месте высохших озер; г - горы; д - межгорные впадины; е - равнины

Реки: 1 - Чулышман, 2 - Башкаус, 3 - Каргы, 4 - Мунгун-Бурень, 5 - Катунь, 6 - Кокса, 7 - Аргут, 8 - Ак-Алаха, 9 - Джазатор, 10 - Обь, 11 - Чуя, 12 - Чарыш, 13 - Ануй, 14 - Песчаная, 15 - Сема, 16 - Урсул, 17 - Иртыш, 18 - Черный Иртыш, 19 - Алей, 20 - Уба, 21 - Ульба, 22 - Бухтарма, 23 - Нарым, 24 - Курчум, 25 - Кальжир, 26 - Каба, 27 - Бурчун, 28 - Кран, 29 - Балаиртыш, 30 - Каирты, 31 - Улунгур, 32 - Чингиль, 33 - Булган-Гол, 34 - Уенчийн-Гол, 35 - Бодойчийн-Гол, 36 - Цаган-Гол, 37 - Сосог-Гол, 38 - Сагсай-Гол, 39 - Умне-Гол, 40 - Буянт-Гол, 41 - Кобдо-Гол.

Озера: I - Телецкое; II - Джулу-Куль; III - Кендыкты-Куль; IV - Маркаколь; V - Канас; VI - Хотон-Нур; VII - Хурган-Нур; VIII - Даян-Нур; IX - Том-Нур; X - Тал-Нур; XI - Горькие, Малое Островное, Зеркальное, Бахмановское; XII - Улюнгур; XIII - Бага-Нур; XIV - Цаган-Нур; XV - Орог-Нур; XVI - Ачит-Нур; XVII - Хара-Ус-Нур; XVIII - Убсу-Нур; XIX - Харгас-Нур; XX - Хара-Нур, Дургэн-Нур; XXI - Зайсан; XXII - Урэг-Нур.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Характеристика ледников Алтае-Саянской горной области

Таблица 3 - Число (1) и площадь (2) ледников в речных бассейнах Алтае-Саянской горной области [24]

Примечание. Кроме того, в бессточном бассейне Центральной Азии находятся в пределах МНР 128 ледников (317 км2) и КНР 64 ледника (113 км2). Всего в пределах Алтае-Саянской горной области отмечено 1908 ледников общей площадью 1379,5 км2 и ориентировочным объемом льда 84,0 км3.

Таблица 4 - Распределение ледников Алтае-Саянской горной области по хребтам [24]

Таблица 5 - Распределение ледников Алтае-Саянской горной области по размерам [24]

Примечание. В таблицу не включены ледники Кузнецкого Алатау (110 ледников площадью 9 км2).

Таблица 6 - Распределение оледенения по районам и речным бассейнам Алтае-Саянской области [24]

*с ледниками хребта Чихачева

Примечание. Из общего числа ледников на территории СНГ находится 1716 ледников (949,5 км2), МНР - 128 (317,0 км2), КНР - 64 (113 км2) соответственно.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Распределение ледников Алтае-Саянской горной области по размерам

Рис. 5 - Распределение ледников Алтае-Саянской горной области по размерам (%) в пределах соответствующих интервалов, равных 0,5 км2 [24]

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Распределение ледников Алтая трех морфогрупп по размерам

Рис. 6 - Распределение ледников трех морфогрупп по размерам в процентах от общего числа в пределах соответствующих интервалов площади для территории Алтая [24]

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Распределение количества ледников Алтая

Рис. 7 - Распределите количества ледников (1 - в одном сантиметре 20 ледников), площади оледенения (2 - в одном сантиметре 20 км2), средних ледников (3 - в одном сантиметре 0,2 км2) по экспозиции на Алтае [24]

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

Гидрографы расходов рек алтайского подтипа

Рис. 8 - Алтайский подтип режима расходов [28]: а - р. Томь - Новокузнецк, б - р. Кура - г. Тбилиси

ПРИЛОЖЕНИЕ 10

Гидрографические характеристики рек Алтая

Таблица 7 - Гидрографические характеристики и ледниковый сток некоторых рек Алтая [26]