CC BY
49
лийского месторождения // Микробиология. 1977. Т.26, №.5. С.857-867.
7. Каравайко Г.И., Кузнецов С.И., Голомзик А.И. Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд. М.: Наука, 1972. 248 с.
8. Кондратьева Т.Ф., Каравайко Г.И. Изменчивость генома Thiobaacillus ferrooxidans и ее значение в биогеометаллургии // Микробиология. 1997. Т.66, №.6. С.735-743.
9. Коптева Ж.П., Ванина В.В., Пиляшко- Кузнецов С.И. Формирование микробных сообществ на поверхности защитных покрытий // Микробиологический ж-л. 2001. Т.63. С. 3-10.
10. Кузнецов С.И., Иванов М.Н., Ляликова Н.Н. Введение в геологическую микробиологию. М.: Изд. АН СССР, 1962. 240 с.
11. Минеев Г.Г. Микробиологические и химические методы извлечения золота из руд и концентратов. М.: Цветмет, 1984. 45 с.
12. Минеев Г.Г. Биометаллургия золота. М.: Металлургия, 1989. 159 с.
13. Минеев Г.Г. Гео-биотехнология извлечения золота из нестандартного сырья // Анализ, добыча и переработка полезных ископаемых // Тр. Иргиредмета. Иркутск, 1998. С.98-100.
14. Полькин С.И., Адамов Э.В., Панин В.В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов // М.: Недра,1982. 288 с.
15. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты окружающей среды. М., 1989. 510 с.
16. Belyaev S.S., Borsenkov I.A., Milekhina E.I., Ivanov M.N. Halotolerant and extremely halophilic oil- oxidising bacteria in oil fields // Proc. of Intern. 1992 /Conf.on Microbial Oil Recovery / Eds. Premyzic E., Woodhead A. Amsterdam: Elsevier, 1993. Р. 79-88.
17. Brunesteyn A. А. Duncan D.W. // Canad. Met. Quart. 1971. V. 10. P.57.
18. Brierley J.A., Luinstra L. Biooxidation Heap Concept for Pretreatment of Refractory Gold Ore // Biohydrometallugical Technologies // The Minerals, Metals and Materials society. USA. 1993. P.437-448.
19. Silver M. Metabolic mechanisms of iron - oxidizing thiobacilli // Metallurgical applications and related microbiological phenomena /Eddis. Murr L. E., Torma A.E., Brierley J.A. New York, Academic Press. 1978. P.3-17.
20. Shutly - McCann M.L. and al. Operations of Newmont's Biooxidation Demonstration Facility. // Global exploration of heap leachable gold deposit. The Minerals, Metals and Materials society. USA, 1997. P.75-77.
УДК 551.435.126
ДИНАМИКА СТОКА НАНОСОВ В КОТЛОВИНЕ ОЗЕРА БАЙКАЛ
1 Л 4 А
Т.Г.Потемкина1, В.Л.Потемкин2, Е.А.Гусева3, Е.В.Носырева4
1,2Лимнологический институт СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Улан-Баторская, 3. 3,4Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
В основу исследований положены данные наблюдений Росгидромета за годовыми расходами воды и взвешенных наносов основных притоков оз. Байкал за инструментальный период наблюдений. Построены и проанализированы графики динамики годового хода воды и взвешенных наносов, установлены тренды, определены коэффициенты корреляции между расходами воды и наносов для всего ряда наблюдений и за отдельные интервалы. Для определенных интервалов выяснены изменения средних значений расходов, а также изменения сезонного распределения. В динамике годового стока наносов на основных притоках оз. Байкал выделены два временных интервала. В первый интервал динамика стока наносов определяется гидроклиматическими факторами, т.е. колебания стока наносов в основном синхронны колебаниям стока воды. Со второй половины 70 -х гг. отмечается нисходящая тенденция изменения объемов взвешенных наносов на фоне повышенной водности рек. Такая тенденция обусловлена как естественными, так и антропогенными факторами, которые в разных районах бассейна озера могут проявляться по-разному, но с возрастающей активностью. Ил. 4. Табл. 2. Библиогр. 11 назв.
Ключевые слова: озеро Байкал; реки; сток; наносы; повышенная водность; многолетняя изменчивость.
1 Потемкина Татьяна Гавриловна, кандидат географических наук, старший научный сотрудник, тел.: (3952) 426502, e-mail: [email protected]
Potemkina Tatyana, Candidate of Geography, Senior Research Worker, tel.: (3952) 426502, e-mail: [email protected]
2Потемкин Владимир Львович, кандидат географических наук, старший научный сотрудник, тел.: (3952) 426502, e-mail:
Potemkin Vladimir, Candidate of Geography, Senior Research Worker, tel.: (3952) 426502, e-mail: [email protected]
3Гусева Елена Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры машиностроительных технологий и материалов,
тел.: (3952) 405147, e-mail: [email protected]
Guseva Elena, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Engineering Technologies and Materials, tel.: (3952) 405147, e-mail: el.guseva @ rambler.ru
4Носырева Елена Владимировна, старший преподаватель кафедры технологии разведки Института недропользользования, тел.: (3952) 405113.
Nosyreva Elena, Senior Lecturer of the Department of Prospecting Technology of the Institute of Exploration of Mineral Resources, tel.: (3952) 405113.
DYNAMICS OF SEDIMENT RUN OFF IN THE LAKE BAIKAL BASIN T.G. Potemkina, V.L. Potemkin, E.A. Guseva, E.V. Nosyreva
Limnological Institute SB RAS,
3 Ulan-Batorskaya St., Irkutsk, 664033.
National Research Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The research is based on Roshydromet observation data for annual discharge of water and suspended sediments of the major tributaries of the lake Baikal over the instrumental observation period. The authors build and analyze the graphs of annual flow dynamics of water and suspended sediments, identify tendencies, determine correlation ratios between the water and sediment discharge both for the entire series of observations, and for its specific intervals. The mean values of discharges as well as changes in seasonal distributions are identified for specific intervals. Two time intervals are distinguished in the dynamics of annual sediment runoff on the major tributaries of the lake Baikal. In the first interval the dynamics of tributary sediment runoff is determined by hydro-climatic factors, i.e. sediment runoff fluctuations are mainly synchronous to water flow fluctuations. Since the second half of the 1970s there has been a downward tendency in changing suspended sediment volume under the increased water content. This tendency is due to both natural and anthropogenic factors that manifest themselves differently but with increasing activity in various regions of the lake basin.
4 figures. 2 tables. 11 sources.
Key words: lake Baikal; rivers; flow; sediment; increased water content; long-term variability.
Введение. Озеро Байкал - крупнейшее пресное озеро мира - расположено почти в центре Азиатского материка. Возраст Байкала составляет около 25 млн лет. Его огромная впадина объёмом 23 тыс. км3 и площадью водного зеркала 31,5 тыс. км2 вытянута с юго-запада на северо-восток на 636 км при ширине от 25 до 80 км и имеет дугообразную форму. Байкал вмещает около 1/5 мировых запасов пресных вод и является резервуаром чистой пригодной для питьевого водоснабжения воды. В последние десятилетия остро стоит вопрос качества питьевой воды и, как следствие, сохранения естественных источников воды - озер и рек, что в свою очередь требует знаний о динамике и функционировании водных экосистем. Данные по трансформации обломочного материала на пути суша-озеро важны для решения проблем лито-динамики береговой зоны, озерной седиментации, геоэкологии Байкала.
Бассейн оз. Байкал - горная страна, в пределах которой равнинные участки имеют подчиненное значение. Байкал окружен горными хребтами. На западном побережье хребты Приморский (наибольшая высота 1746 м) и Байкальский (2572 м) подступают вплотную к береговой линии. Характерна резкая асимметрия склонов. Восточные склоны хребтов предельно крутые, часто скалистые и обрывистые. Водораздел Байкальского хребта, возвышающийся более чем на 1,5 км, нередко расположен всего лишь в 4-6 км от уреза воды, что предопределяет крутизну склонов и тальвегов. Горы противоположного восточного побережья - Хамар-Дабан (наибольшая высота 2371 м), Улан-Бургасы (2033 м), Баргузинский хребет (2840 м) - отделены от озера предгорной равниной. Ширина этой равнины достигает нескольких километров. На некоторых участках она представляет собой полого наклоненную к Байкалу аккумулятивную равнину, на других - имеет низкогорно-холмистый эрозионно-денудационный рельеф.
Наличие в Байкальской котловине эпицентров сильных исторических землетрясений, следов сейсмических катастроф, а также геодинамически активных зон создали контрастность рельефа, которая сов-
местно с высокой трещиноватостью и обнаженностью коренных пород способствует активизации выветривания, образуя различные по величине и конфигурации конусы обвалов и осыпей. Поступая в береговую зону, обломочный материал подвергается волновой переработке и последующей дифференциации. Итог трансформации обломочного материала на пути из высокогорных районов к Байкалу и в приурезовой полосе ярко проявляется в береговой зоне озера, в частности, на пляжах. В зависимости от состава слагающего материала, пляжи Байкала выделены в три основные группы - валунные, галечниковые и песчаные. Валунные пляжи на байкальском побережье имеют незначительное распространение, они узки (1 -5 м) и слабо подвержены изменениям волновыми процессами. Галечниковые пляжи распространены на Байкале наиболее широко, в основном узки (2-20 м), шире они на некоторых мысах и вблизи устьев рек. Песчаные пляжи обычно сопутствуют относительно широкой и более пологой прибрежной зоне, чем в случае распространения галечниковых пляжей. В связи с этим, волны начинают разрушаться вдали от берега и подходят к пляжу уже ослабленными, поэтому строение береговых валов здесь иное. Они слабее выражены, имеют меньшую высоту и обычно очень пологие. Ширина песчаных пляжей, окаймленных береговыми уступами различной высоты, около 10-20 м. Часто на пляжах прослеживаются лишь линии заплесков волн, оконтуренные выбросами водорослей, растительными остатками, дресвой, гравием и мелкой уплощенной галькой. Эти выбросы располагаются, главным образом, на береговых склонах у гребней валов или у их подножия. Когда береговые валы почти не выражены в рельефе пляжа, то их положение намечается такими выбросами. Пляжи, расположенные вдоль песчаных массивов эоловой переработки, вблизи устьев некоторых рек, сравнительно широки (иногда до 80 м). Нередко между валами наблюдаются ясно выраженные ложбины, поверхность которых покрыта выбросами гравия, мелкой галькой, растительными остатками. На поверхности берегового склона последнего штормового вала часто произрастают осоки, злаковые, иногда
кустики кедрового стланика. На песчаных пляжах по поперечному профилю крупность материала уменьшается от уреза воды в сторону суши. Пески хорошо отсортированы. Дифференциация прибрежно-озерных осадков Байкала представляет собой одно из важнейших следствий воздействия типичных гидрогенных литодинамических процессов береговой зоны озера на наносы. Наиболее эффективно такое воздействие проявляется в верхней части береговой зоны - в области действия прибойного потока. Будучи мощным и универсальным процессом развития берегов, волнение и в Байкале играет ведущую роль в формировании прибрежного рельефа. К тому же продолжительность динамически активного времени открытой воды в озере составляет около 7-8 месяцев.
Важнейшим источником поступления обломочного материала и загрязняющих веществ в водоем является речной сток. Реки Байкала переносят обломочный материал в водную толщу озера, где он путем осаждения под действием силы тяжести, посредством водных физических и экзогенных процессов поступает в донные отложения. Формирование стока речных наносов определяется взаимодействием ряда природных факторов (рельеф, расчлененность поверхности, состав горных пород, характер почв и растительности, климатические условия и др.). Но весьма значимым, а иногда и ведущим фактором разнонаправленных изменений объемов наносов выступает различная по характеру и интенсивности деятельность человека. Суммарный литопоток (или поток обломочного материала), поступающий непосредственно в озеро Байкал, составляет около 15 млн т в год, из которых 26% приходится на долю речных наносов. Около 60% от общего количества наносов переходит в донные отложения, остальная часть выносится Ангарой.
В условиях глобального изменения климата, усиливающегося антропогенного прессинга на ландшафты бассейна оз. Байкал возрастает научный интерес к происходящим изменениям в режиме стока наносов притоков озера. С водами рек, впадающих в озеро, поступают не только речные наносы, но и химические и микробиологические загрязнения, поэтому речной сток достаточно точно и объективно отражает природ-но-антропогенные изменения во всем бассейне озера.
Методы и материалы исследования. Основой для проведения анализа изменений стока наносов на основных притоках Байкала послужили работы А.В.Гусарова [1], в которых изложены результаты исследования тенденций эрозии и факторов, которые их обусловили, во второй половине XX столетия в различных регионах Земли. Дан анализ стока взвешенных наносов рек, динамика которого отражает изменения интенсивности всех составных частей эрозионного процесса (плоскостной, овражной, русловой) суммарно по всей площади речных бассейнов. В ряде многолетних наблюдений (период 1945-1994 гг.) за стоком взвешенных наносов выделялись, как правило, два периода, различающиеся средними значениями и размахом колебаний возле них. Установлена нисходящая тенденция изменения активности эрозии в бассейнах. Проведенный анализ динамики стока взве-
шенных наносов р.Селенги позволил автору выявить антропогенное ослабление эрозии и уменьшение стока наносов реки.
В данной работе использованы режимные наблюдения Росгидромета за годовыми расходами воды (далее РВ) и взвешенных наносов (РВН) основных рек оз. Байкал за весь период наблюдений. Для оценки различия средних значений за выделенные интервалы использовался критерий Стьюдента. Сток влекомого материала не рассматривался, поскольку его доля относительно стока взвешенных наносов невелика (около 4% для равнинных рек и 20-25 % для горных [1]) и принципиально не меняет картину многолетней динамики.
Из более 500 впадающих в Байкал рек лишь на некоторых проводятся наблюдения за стоком наносов. Тем не менее, водосборы основных крупных рек, на которых измеряются РВН, занимают более 90% площади бассейна Байкала: Селенга - 82,8%), Баргузин -3,7%, Верхняя Ангара - 3,6%. Многолетние данные о стоке воды и наносов на этих реках, следовательно, позволяют достоверно охарактеризовать природно-антропогенные изменения на территории бассейна Байкала.
Результаты и обсуждение. Водосборный бассейн озера охватывает территорию площадью 541 тыс. км2 (без площади акватории Байкала - 31500 км2), из которых около 90% находится с восточной стороны водоема. 240,5 тыс. км2 поверхности бассейна находится на территории России, остальная часть (300,5 тыс. км2) - в пределах Монголии. Соотношение площади акватории к площади водосбора составляет 1:17, что свидетельствует о существенной роли суши в питании озера. Основные реки - Селенга, Верхняя Ангара, Баргузин, самые крупные по протяженности, стоку воды и наносов, - находятся на восточном побережье озера и входят в состав так называемого большого бассейна Байкала. Он связан с водоемом только через устья этих рек. Малый бассейн озера представляет собой узкую полосу прилежащего побережья и обращенную к Байкалу поверхность окружающих хребтов. Реки малого бассейна Байкала - это преимущественно горные реки с крутыми уклонами, берущие начало на склонах хребтов. По соотношению основных источников питания Баргузин и Селенга относятся к рекам с примерно равным участием стока дождевых и талых вод. Для Верхней Ангары характерно преобладание стока талых вод.
Важнейшая характеристика устьев (или устьевых областей) рек Байкала - их гидролого-морфологический тип, от которого зависит поступление речного стока в озеро. По морфологии и характеру устьевых участков и устьевых взморьев (прибрежных акваторий) устьевые области трех главных рек озера относятся к различным типам (рис. 1-3). Селенга имеет открытую дельтовую многорукавную устьевую область с дельтой выдвижения, формирующуюся на открытом озерном побережье за пределами генеральной линии берега. Площадь дельты Селенги составляет 1120 км2, из которых 573 приходится на современную дельту. Дельта представляет заболоченную равнину. На 38 км от озерного края дельты русло разбивается на множество рукавов и проток, сильно извилистых и разветвленных. Эту сложную систему дельтовых во-
дотоков условно можно объединить в три группы: южную, среднюю и северную. Сток воды и наносов в южной группе осуществляется через два основных рукава - прот. Левобережная и Основное Русло. В средней части дельты расположены рукава Голутай, Кол-пинная, Среднее Устье, в северной - Дологан, Лоба-новская [2, 3]. Устьевая область Верхней Ангары эсту-арно-дельтового типа. Полузакрытая дельтовая устьевая область . Верхней Ангары имеет дельту выполнения, формирующуюся в лагуне и изолированную от озера береговым баром - о. Ярки. Главная часть устьевой области - объединенная дельта рек Верхней Ангары и Кичеры площадью ~ 400 км2 с многочисленными рукавами, протоками, озерами, старицами. Территория дельты сильно заболочена. К дельте примыкает крупная устьевая лагуна (залив) Ангарский Сор площадью около 100 км2, отделенная от озера низким песчаным береговым баром Ярки. Береговой бар имеет три промоины, через которые воды рек Кичеры и Верхней Ангары выходят в оз. Байкал. Сток Верхней Ангары в озеро осуществляется как непосредственно по главному рукаву дельты Дагарскому (собственно Верхняя Ангара), так и через лагуну Ангарский Сор по рукаву Среднему (протока Власиха). Два последних рукава разделены островом Миллионный [4]. Устьевая область р. Баргузин относится к эстуарному типу, к бездельтовым однорукавным, а сток воды и наносов реки осуществляется непосредственно в эстуарий -Баргузинский залив, который глубоко вдается в сушу.
Устьевые области рек (особенно дельтовые) - это своего рода маргинальные фильтры - система кардинальной перестройки структуры потока речного материала на границе река-водоем. Здесь происходят преобразования поставляемого рекой материала и его составляющих (взвешенной, коллоидной и растворенной частей). Уже давно отмечалось, что содержание взвешенного материала на этой границе значительно (на 30-90%) снижается. Прямое изучение содержания взвеси в речных водах и в прилегающих частях Мирового океана, подсчеты по абсолютным массам и скоростям осадконакопления на границах река-море, подсчеты абсолютных масс для Мирового океана в
целом показали, что в очень узкой полосе (на границе река-море) поток речного материала резко снижается (= в 10 раз), а в пелагиаль поступает лишь 1/10 потока речной взвеси.
Это открытие изменило сложившиеся ранее и считавшиеся классическими представления о закономерностях потоков вещества с суши в океан, о безусловном диктате речного стока. Таким образом, данные многочисленных балансовых подсчетов, которые не учитывают явления маргинального фильтра, а также построения моделей седиментации и определения других средних показателей осадочного процесса, приходится считать ошибочными. Явление маргинального фильтра следует учитывать и при оценке экологического состояния водоемов.
Сток наносов на реках Байкала измеряется, как правило, на створах, расположенных значительно выше их устьевых областей, и фактически означает приток наносов к ним. Наши исследования показали, что из 1733 тыс. т (табл. 1) взвешенных наносов, приносимых Селенгой к своей устьевой области, в дельте реки осаждается в среднем за год 59%, а 41% выносится на устьевое взморье [5].
Поскольку сведения о распределении стока наносов в дельте Верхней Ангары отсутствуют, можно (принимая во внимание результаты оценки баланса наносов в дельте Селенги, имеющей такой же низменный рельеф, много рукавов, большое количество болот и озер и долю отлагающихся в ней наносов 59%) принять долю задерживающихся в ее дельте наносов равной ~50%. Река Баргузин в основном все взвешенные наносы выносит в Баргузинский залив. Вынесенные на устьевые взморья наносы реки частично осаждаются здесь, а самая мелкофракционная их часть (коллоидная) выносится в глубоководный Байкал. Полученный фактический материал позволяет сделать следующие определения. Устьевые области Селенги и Верхней Ангары, работая как маргинальные фильтры, задерживают в своих границах ~90 и 70% поступающих в них взвешенных наносов соответственно.
Рис.1. Устьевая область реки Селенги - дельтовый тип с дельтой выдвижения
Рис.2. Устьевая область реки Верхней Ангары - эстуарно-дельтовый тип с дельтой выполнения
Рис.3. Устьевая область реки Баргузин - эстуарный тип
В прибрежной зоне Баргузинского залива осаждается ~60% взвешенных наносов реки, а 40% поступает в глубоководные районы залива. Чтобы определить ту часть речных наносов, которая выходит из залива в открытый Байкал, необходимы дополнительные исследования. Роль маргинального фильтра р. Баргузин выполняет Баргузинский залив. Таким образом, с учетом работы маргинальных фильтров фактический сток речных взвешенных наносов в глубоководный Байкал значительно уменьшится в сравнении с данными табл. 1. Следовательно, при изучении динамики стока наносов, выноса их в водоем необходимо учитывать влияние устьевых областей рек.
В устьевых областях притоков наблюдаются максимальные современные потоки осадочного вещества, массовый переход его из водной среды в донные осадки. Наши исследования показали, что скорости осадконакопления в устьевой области Селенги составляют 1,9 мм/год, в то время как в глубоководном Байкале они на 1-2 порядка меньше. Но процесс накопления осадков на устьевых взморьях нарушается работой каньонов, которые перехватывают часть
наносов и транспортируют их на глубину. Велика роль маргинальных фильтров рек в очистке вод от разных форм загрязнений. Это природный защитный барьер для озера.
Анализ динамики годовых расходов воды и взвешенных наносов на исследуемых реках в ХХ-начале XXI в. (рис. 4) выявил следующие тенденции: наблюдаются отрицательные тренды годового стока наносов, происходит снижение объемов речного материала. Изменение водности на реках Баргузин, Верхняя Ангара имеет положительные тренды, на Селенге -незначительный отрицательный тренд.
В многолетнем ходе стока наносов на рассматриваемых притоках выделяется два интервала. На Селенге и Баргузине граница этих интервалов приходится на 1982 год и совпадает с границей двух фаз изменения водности в бассейне Байкала: маловодной 1974-1982 гг. и многоводной 1983-1996 гг. Наиболее ярко эти фазы водности проявляются на реках Селенга и Баргузин и совсем не отражаются в многолетнем ходе водности на Верхней Ангаре. Очевидно, что условия формирования стока и режима рек в связи с
Таблица 1
Среднемноголетние характеристики стока воды (О, куб.км) и наносов (Я, тыс.т) и их изменения __ за отдельные интервалы ___
Реки За весь период наблюдений Первый интервал О Р Второй интервал О Р
О Р
Селенга 28,3 1733 1941-1982 28,4 2126 1983-2008 28 1099
Баргузин 4,0 107 1943-1982 3,8 145 1983-2008 4,3 44
Верхняя Ангара 8,3 274 1946-1976 8,1 419 1977-2005 8,5 120
особенностями рельефа и климата в разных частях водосбора различны. Для Верхней Ангары за границу двух интервалов нами принят 1976 г., после которой (во втором интервале) наблюдается резкое изменение режима стока наносов.
В первом интервале на рассматриваемых притоках озера динамика стока наносов отражает общий ход водного стока, т.е. колебания стока наносов в основном синхронны колебаниям стока воды. На это указывают весьма высокие коэффициенты корреляции между РВН и РВ (для Селенги - 0.8±0.07, для Баргузина - 0.62±0.11, для Верхней Ангары -0.68±0.09) (табл.2). Во втором интервале наблюдается значительное падение стока взвешенных наносов на фоне мало изменяющейся водности рек. Коэффициенты корреляции понизились, но если для Селенги это снижение незначительно (0.68±0.12), то на Баргузине и Верхней Ангаре связи между РВ и РВН во втором интервале не наблюдается.
Таблица 2
Коэффициенты корреляции (К) между расходами воды и взвешенных наносов за период наблюде-
Сток наносов во втором интервале сократился относительно первого на 45-80% (т.е. почти в 2-5 раз), в то время как водность рек либо повышалась, либо снижалась, но незначительно (см. табл.1). Следует заметить, что тенденция сокращения стока наносов на Селенге и Баргузине началась с наступлением маловодной фазы (1974-1982 гг.). Во время этой фазы, как и на протяжении всего первого интервала (период с начала наблюдений за РВ и РВН по 1982 г. включительно), колебания годового стока были обусловлены, главным образом, гидроклиматическими факторами. Во втором же интервале (1983-2008 гг.) коррективы в природные условия и процессы внесла антропогенная деятельность, эффект которой в бассейнах рек Селенги и Баргузина не был однозначным, что подтверждается коэффициентами корреляции между РВ и РВН. Антропогенные факторы, способствовавшие снижению объемов речных наносов, связаны, главным образом, с сокращением сельскохозяйственного производства в период социально-экономических преоб-
разований в стране. Это привело к ослаблению эрозионной деятельности в бассейнах Баргузина и Селенги и, следовательно, снижению расходов взвешенных наносов. На Селенге снижение интенсивности эрозионных процессов в результате социально-экономических преобразований имело меньший эффект, чем в бассейне Баргузина, территория которого в большей степени используется в сельском хозяйстве. Коэффициент корреляции между РВ и РВН для Селенги подтверждает, что на протяжении второго интервала (1983-2008 гг.), как и за весь период наблюдений, влияние гидроклиматического фактора на сток наносов реки существенно.
Сток взвешенных наносов Верхней Ангары за период с 1977 по 2005 г. (второй интервал) сократился на 70%, а водность при этом возросла на 4.3%. Очевидно, начавшееся во втором интервале снижение стока наносов реки не имело гидроклиматическую причину (коэффициент корреляции между РВ и РВН составил 0.11). Но с середины 1970-х гг. началось активное антропогенное воздействие на ландшафты бассейна реки, связанное с началом строительства Байкало-Амурской магистрали. Железнодорожная трасса пересекла русла и поймы рек, построены мостовые переходы, железнодорожные насыпи на поймах, дамбы различного назначения, рабочие поселки, что создало препятствия для транзита денудационного материала и перемещения наносов. К тому же, организация карьеров в руслах рек Кичера и Верхняя Ангара для добычи руслового аллювия для создания объектов БАМ уменьшила вынос речных наносов в Байкал. Выемка речного аллювия приводит к изменению руслового режима рек (деформация русла, сток наносов) и гидравлических характеристик потока (уклоны свободной поверхности, скорости течения). Участки рек в результате длительной добычи песчано-гравийных материалов из их русел могут необратимо преобразовать свой облик (Томь, Иртыш, Белая и др.). Похожая ситуация имела место и на Верхней Ангаре. Поскольку территория бассейна реки в сельскохозяйственном производстве используется очень слабо, то влияние этого антропогенного фактора на изменение стока наносов реки не отмечается в отличие от таких притоков, как Селенга и особенно Баргузин. Нарушению режима стока наносов способствуют также опускание днища Верхнеангарской впадины (0,5 мм/год), заболоченность территории, перехват крупными массивами болот полых и паводковых вод [6]. Таким образом, сочетание природных условий и хозяйственной деятельности в бассейне Верхней Ангары послужило причиной снижения объемов наносов реки и установ-
ний и за его отдельные интервалы
Реки К за весь период Первый интервал К Второй интервал К
Селенга 0,61 1941-1982 0,80 1983-2008 0,68
Баргузин 0,23 1943-1982 0,62 1983-2008 0,28
Верхняя Ангара 0,23 1946-1976 0,68 1977-2005 0,11
м3/с
кг/с
1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
140 120 100 80 60 40 20 0
а)
м3/с
кг/с
250
200
150
100
50
14 12 10 8 6 4 2 0
б)
м3/с
кг/с
400 350 300 250 200 150 100 50 0
25 20 15 10 5 0
0
в)
Рис. 4. Изменчивость годовых расходов воды ^ м3/с) и взвешенных наносов ^ кг/с) основных притоков оз. Байкал: а - Селенги, б - Баргузина, в - Верхней Ангары; 1- среднегодовые значения расходов воды, 2 - взвешенных наносов; 3 - сглаженные по пятилетиям
ления другого их режима, что подтверждено применением критерия Стьюдента (при уровне значимости 0,95).
Анализ изменений сезонного стока выявил следующие особенности. Изменения сезонного стока воды оказались несущественными, чего нельзя сказать о сезонном стоке наносов. В целом, на рассматриваемых притоках во все сезоны наблюдалось снижение стока наносов. Наиболее равномерным по сезонам это снижение оказалось на Баргузине (в 4-5 раз). На
Селенге снижение стока наносов весной и летом было небольшим (в 1,5-2,5 раза), в осенний же период сток сократился в 12 раз. Сравнительно наибольшие колебания сезонного стока наносов обнаружились на Верхней Ангаре, где весной сток снизился в 2,4 раза, а осенью в 25 раз.
Процессы глобального потепления климата, интенсивно проявившиеся после 1970-х гг., должны были способствовать усилению испарения и уменьшению стока воды и, как следствие, сокращению стока
1
2
3
наносов. Однако на фоне прогрессирующего потепления, которое в целом для России за последние 30 лет составило около 1,5°С, на преобладающей части страны отмечается фаза повышенной водности [7]. Это связано с повышением увлажненности, обусловленной в значительной степени интенсификацией циркуляционных процессов в Северной Атлантике, влияющих на перемещение переносящих влагу циклонов. В [8] также отмечается увеличение притока воды в оз. Байкал со значимым положительным трендом 300 м3/с за 100 лет по мере потепления климата (1,2°С за 100 лет), что авторы связывают с изменением типа процессов атмосферной циркуляции над регионом бассейна Байкала. Однако на фоне повышенной водности в притоках озера наблюдается сокращение стока наносов. Имеющийся по данному вопросу материал позволяет полагать, что в бассейне Байкала ведущую роль в снижении стока речных наносов начинают играть антропогенные процессы, которые в большей или меньшей степени корректируют динамику природных процессов.
Заключение. Итак, в динамике годового стока наносов на основных притоках оз. Байкал в XX-начале XXI вв. выделяются два интервала. В первый интервал динамика стока наносов на притоках определяется гидроклиматическими факторами, т.е. колебания стока наносов в основном синхронны колебаниям стока воды. Во второй интервал отмечается нисходящая тенденция изменения объемов взвешенных наносов на фоне повышенной водности рек. Такая тенденция обусловлена геолого-геоморфологическими, гидроклиматическими и антропогенными
факторами, которые в разных районах бассейна озера могут проявляться и проявляются по-разному.
В бассейнах Селенги и Баргузина причиной установленной тенденции явилось более отчетливое проявление социально-экономических преобразований на фоне природных процессов. К резкому изменению объемов наносов на Верхней Ангаре привело сочетание природных процессов и антропогенного воздействия на ландшафты в бассейне реки.
При изучении динамики стока наносов, выноса их в водоем необходимо учитывать влияние устьевых областей рек. Устьевые области - это маргинальные фильтры, где идет отделение и осаждение взвешенных и части растворенных форм вещества литосферы суши, а также разных форм загрязнений. В меньшей степени этот процесс проявляется в устьевых областях, имеющих крутые (с большими уклонами) устьевые взморья. Явление маргинального фильтра имеет место как на морях, так и на Байкале и его эффект необходимо учитывать в седиментологических и экологических исследованиях
В связи с происходящими изменениями в стоке наносов основных притоков Байкала будут уточняться и данные по выносу наносов в озеро, распространению их в прибрежной зоне и пелагиали [2, 3, 5], переформированию озерной взвеси [9-11]. Представленная работа, при этом, послужит информационно-аналитическим материалом для дальнейшего изучения и прогноза изменений стока наносов в бассейне оз. Байкал.
Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 11-05-00140-а.
Библиографический список
1. Гусаров А.В. Тенденции эрозии и стока взвешенных наносов в Азии во второй половине XX столетия // Геоморфология. 2002. № 4. С. 70-87.
2. Потемкина Т.Г., Фиалков В.А. Баланс наносов в дельте Селенги и их распространение в Байкале // Вод. ресурсы. 1993. № 6. С. 689-692.
3. Потемкина Т.Г. Литодинамика прибрежной зоны озера Байкал: автореф. дис...канд. геогр. наук. Иркутск: Институт географии СО РАН, 2000. 17 с.
4. Потёмкина Т.Г. Исчезающий остров на Байкале // Природа. 2011. № 5. С.32-38.
5. Потемкина Т.Г., Фиалков В.А. Распределение наносов в водотоках дельты реки Селенги, их вынос и распространение в озере Байкал // География и природные ресурсы. 1998. № 2. С.70-74.
6. Геология зоны БАМ / под ред. Е.А.Козловского. Л.: Недра, 1988. 447 с.
7. Шикломанов И.А., Георгиевский В.Ю., Бабкин В.И., Бало-
нишникова Ж.А. Проблемы изучения формирования и оценки изменений водных ресурсов и водообеспеченности России // Метеорология и гидрология. 2010. № 1. C. 23-32.
8. Климат и гидрологические процессы в бассейне оз. Байкал в XX столетии / М.Н.Шимараев [и др.] // Метеорология и гидрология. 2002. № 3. C. 71-78.
9. Potyomkina T.G., Grachev A.M., Potyomkin V.L., Baryshev V.B. Chemical composition of suspension in water body of Lake Baikal // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 1998. Vol. 405. № 2-3. Р.543-545.
10. Potyomkina T.G., Potyomkin V.L. Study of the chemical composition suspended particles in lake Baikal // Lakes & Reservoirs: Research and Management. 2000. Vol. 5. № 3. Р.133-136.
11. Потемкина Т.Г., Потемкин В.Л. Сравнительная характеристика речного стока в озера Байкал и Хубсугул // География и природные ресурсы. 2002. № 3. С.39-43.
