Водный режим рек

Реки области относятся к типу равнинных с преобладанием снего­вого питания. Режим их стока в годовом разрезе характеризуется вы­соким весенним половодьем, двумя меженями (летне-осенней и зим­ней), периодическими летними и осенними паводками. В осенний период отмечается чаще повышенная водность, связанная с уменьше­нием испарения и относительно большим количеством осадков. Водный режим рек сильно изменяется по годам в зависимости от погодных условий. Заметное влияние оказывают и физико-географические фак­торы: рельеф, характер почвогрунтов, растительность, озерность, забо­лоченность. Питание рек в весенний период осуществляется за счет талых снеговых вод. В летний и осенний периоды реки имеют смешан­ное питание – дождевое и грунтовое. Зимой и в засушливые периоды летнего сезона реки питаются в основном подземными водами. Смена источников питания является причиной изменения водности рек в раз­личные сезоны года. Значительная межгодовая изменчивость климати­ческих условий и особенно количества выпадающих осадков обуслав­ливают существенные колебания водности рек из года в год.

Сток весеннего половодья для большинства рек составляет 60-70% годового. На реках, водосборы которых сложены хорошо водопроница­емыми породами, облесены или имеют значительное количество болот и озер, доля весеннего стока ниже на 10-15%.

Средние сроки начала половодья приходятся на конец марта - нача­ло апреля. Характеризуется половодье резким подъемом уровня до пика и относительно медленным спадом после его прохождения. Крайние сро­ки начала половодья – середина марта и конец апреля. Подъем уровня на малых реках продолжается 6-10 дней, на основных реках области – 14-20 дней. Средняя интенсивность подъема уровня составляет на разных по величине реках от 10 до 60 см/сут, максимальная на реках Сож, Хмара, Ельша – 70 см/сут, Днепре – 150 см/сут, Каспле – 200 см/сут.

В поздние весны при дружном снеготаянии пик половодья наибо­лее высокий. На реках Днепр (г. Смоленск) и Каспля (с. Лобанове) максимальная высота уровня воды весной, по сравнению с наиболее низким меженным, достигает 10-11 м, на р. Зап. Двина – 8 м, на ос­тальных реках колеблется чаще в пределах 3-6 м. Наивысший уровень половодья наступает дружно на всей территории области.

Для большинства рек пик половодья приходится обычно на первую декаду апреля или начало второй его декады. На самых больших реках он бывает позже на 7-10 дней и более. Высокие половодья чаще всего бывают и более поздними, так как в такие годы снеготаяние при быс­тром нарастании температуры воздуха проходит интенсивнее.

Наивысшие за период наблюдений подъемы уровней воды в реках были в 1908, 1916, 1931, 1932, 1944. 1947. 1953. 1956, 1958, 1978, 1987, 1990, 1996 гг.

В последние десятилетия на многих наиболее крупных реках обла­сти, и особенно Днепре, не отмечено подъема уровня воды в пик весен­него половодья до значений, близких к максимальным. Связано это с некоторыми изменениями погодных условий зимнего периода. Увели­чилось число лет с более значительным количеством оттепелей в зим­ний период, стали более заметными повышения температуры воздуха в период оттепелей. Все это способствует уменьшению накопления сне­га к началу снеготаяния. На снижении пика половодья существенно сказалось значительное увеличение площади лесов и закустаренных зе­мель на водосборах многих рек. Лес, особенно хвойный, заметно уве­личивает продолжительность снеготаяния (в условиях области на 10-20 дней), способствует переводу поверхностного стока в подземный, что растягивает период половодья и уменьшает пик подъема воды.

Выход воды на пойму у большинства рек области начинается за 3-4 дня до прохождения пика половодья и прекращается через 5-10 дней после его прохождения. На ряде рек затопление пойм, целиком или на отдельных участках, происходит не ежегодно, а один раз в два и даже три года. Освобождаются поймы от воды преимущественно в период с 10 по 20 апреля. Но бывают годы, когда вода уходит с пой­мы в первой декаде мая, а на р. Днепр (у городов Смоленск и Дорогобуж) – во второй декаде мая.

Заканчивается половодье на малых реках в основном во второй де­каде мая, на Днепре, Зап. Двине чаще в конце мая. На реках с заболо­ченными и сильно залесенными водосборами спад половодья может про­должаться до 50-60 дней. Общая продолжительность половодья на малых и средних реках составляет 30-50 дней, на больших – до двух месяцев.

Размеры разливов бывают разными в зависимости от высоты отдель­ных участков поймы, ее ширины, высоты подъема уровня воды. В боль­шинстве случаев ширина разлива составляет около 200-500 м, в верховь­ях рек и на малых реках она не превышает 100-200 м. В озеровидных расширениях долин, в устьевых участках и особенно при подпоре от бо­лее крупных рек ширина разлива может достигать 1-2 км. Глубина воды на поймах при разливах не превышает обычно 1,5-2,0 м, на крупных ре­ках может быть более 4-5 м.

Катастрофических последствий в период весеннего половодья в области не наблюдалось. Но были годы, когда при наиболее высоком подъеме уровня воды в реках наводнения приносили значительный материальный ущерб, особенно в г. Смоленске.

После окончания половодья в реках устанавливается межень, про­должительность которой изменяется чаще от 110 до 130 дней. Питание рек в этот период смешанное – дождевое и грунтовое.

Самый низкий уровень летне-осенней межени наблюдается в августе-сентябре. В засушливые годы можно наблюдать пересыхание небольших рек (с площадью водосбора менее 50 кв. км). Продолжительность мало­водного периода летне-осенней межени для малых и средних рек колеб­лется в среднем от 5 до 30 дней, для крупных – от 14 до 50 дней.

Почти все малые и средние реки в вегетационный период зараста­ют водной растительностью, которая создает подпор уровня в среднем на 20-30 см. Наибольшее зарастание русел наблюдается в июле-авгус­те. В октябре растительность отмирает.

Период летне-осенней межени характеризуется незначительными колебаниями уровня. При отсутствии интенсивных или продолжитель­ных дождей колебания уровня обычно не превышают 20-40 см.

Плавный ход уровня в межень практически ежегодно нарушается дождевыми паводками. В среднем бывает 2-3 паводка за сезон. Наи­более резко выражены они на малых реках и особенно тех, бассейны которых отличаются расчлененностью рельефа и преобладанием слабо­водопроницаемых почвогрунтов.

Продолжительность паводков колеблется от 8 до 30 дней, иногда дольше. В годы, обильные дождями, паводки проходят несколькими волнами с короткими межпаводочными периодами. Общая продолжи­тельность паводков достигает в такие годы двух месяцев и более. Про­должительность паводков более двух месяцев была, например, в 1998 году. Наиболее высокий подъем уровня при прохождении паводков на основных реках области изменяется от 2 до 5 м. Средняя их высота на большинстве рек составляет 1,0-1,5 м. Наиболее высокий подъем воды при прохождении пика паводков характерен для Западной Дви­ны у г. Велижа (более 6 м), Днепра у г. Смоленска (около 5 м), Каспли, Угры (около 4 м).

В целом по высоте подъема уровня воды паводки значительно ус­тупают весеннему половодью и лишь изредка достигают высоты сред­него максимума или превышают его. Превышение подъема воды в па­водок над средним весенним уровнем было особенно заметно выражено на многих малых реках в 1998 году.

Интенсивность подъема воды в паводок изменяется обычно от 20-30 см/сутки до 60-80 см/сутки. На отдельных небольших реках с кру­тыми берегами (Каспле, Соже и др.) интансивность подъема может достигать 1,5 м/сутки.

Паводки летнего периода несколько выше, чем осеннего, но после­дние более продолжительны.

На пойму во время паводка вода выходит крайне редко. Продол­жительность затопления в таких случаях обычно незначительна - мак­симум несколько дней.

Зимняя межень устанавливается в конце ноября – середине декаб­ря, заканчивается во второй половине марта. В среднем ее продолжи­тельность составляет 100-110 дней. Почти для всех рек зимняя ме­жень выше летне-осенней, что особенно хорошо выражено после дождливой осени. Чаще она превышает летнюю на 10-25 см. Для рек восточной части области летняя межень нередко превышает зимнюю. Зимняя межень отличается наиболее плавным изменением хода уров­ня воды.

Зимние паводки по сравнению с летне-весенними бывают заметно реже. В течение зимы чаще проходит всего один паводок. По высоте зимние паводки в большинстве случаев бывают ниже летних.

В зимний период, особенно для малых рек, заметно нарушается соответствие в режиме уровней и расходов воды. В связи с этим более высоким уровням воды в зимний период соответствуют в целом более низкие, чем в летний период, показатели стока. Так, минимальный среднемесячный сток рек за зимний период колеблется чаще от 0,7 до 1,40 л/с км2, тогда как изменения летнего стока наблюдаются чаще в пределах 0,80-1,80 л/с км2. Минимальный сток в зимний период, так­же как и в летний, существенно зависит от физико-географических условий водосбора и его размеров. Модули стока малых рек в зимнюю межень меньше, чем модули стока крупных водотоков, что связано с небольшой врезанностью их русла в водоносные грунты.

В отдельные зимы мелкие речки промерзают. Промерзание рек, как и пересыхание, наблюдается в редкие, аномальные по метеороло­гическим условиям годы.

Изменение стока рек по годам выражено на территории области более заметно, чем пространственные его изменения. Связано это с весьма значительными изменениями величины осадков – основного ис­точника питания рек. В многоводные годы средние годовые расходы воды превышают расходы маловодных лет в 2-3 раза, а на Днепре у города Смоленска – в 4 раза и даже более.

В связи с изменением количества осадков на территории области прослеживаются достаточно отчетливо изменения нормы стока с севера на юг и с запада на восток. Норма годового стока рек бассейна Зап. Дви­ны, где выпадает наибольшее количество осадков, изменяется в основном в пределах 7-9 л/с км2. Притоки верхнего Днепра, где осадков выпадает заметно меньше, имеют норму годового стока от 6,5 до 7,5 л/с км2. На остальной территории области, где осадков выпадает еще меньше, вели­чина модуля стока изменяется от 6 до 7 л/с км2 (рис. 14).

Величины среднего годового стока и стока за отдельные периоды изменяются в зависимости от местных условий. Это особенно хорошо заметно при анализе стока малых рек, по водосборам которых легче проследить различия природных условий. Для выявления различий в природных условиях водосборов лучше всего использовать ландшафт­ный подход, позволяющий дать комплексную оценку их состояния.

Оценка ландшафтных условий водосборов ряда рек Смоленской обла­сти и сопредельных районов Тверской, Псковской областей позволила выявить особенности стока в зависимости от ландшафтного устройства территорий. Преобладание на водосборах урочищ, зандровых равнин, представленных хорошо фильтрующими влагу песчаными почвами, спо­собствует увеличению нормы годового стока. Норма стока таких рек мо­жет превышать средние значения, обозначенные на картах норм стока, на 15-30%. Годовой сток таких рек отличается наиболее значительной зарегулированностью, чему способствует увеличение в их питании доли подземных вод и, как правило, значительная залесенность этих природ­ных комплексов. Меженный сток рек, дренирующих эти урочища, замет­но выше, а в пик весеннего половодья значительно ниже, чем рек, водо­сборы которых сложены слабоводопроницаемыми породами.

Рис. 14. Основные характеристики стока рек Смоленской области

Причина такого влияния этих урочищ на сток рек заключается прежде всего в инфильтрационных свойствах почвогрунтов. Поверхно­стный склоновый сток дождевых вод с водосборов, сложенных песча­ными почвами, чрезвычайно мал и может играть заметную роль лишь при очень интенсивных осадках порядка 1-2 мм/мин. Поэтому даже дождевые паводки рек, дренирующих эти урочища, проходят при ре­шающей роли грунтового стока и отличаются меньшей интенсивностью и большей продолжительностью. Песчаные почвогрунты являются сво­еобразным резервуаром грунтовых вод, обеспечивая высокие летние и зимние меженные расходы воды в реках, значительную внутригодовую зарегулированность их стока.

Лес в пределах этих урочищ не оказывает определяющего влияния на годовой сток рек, но он может оказывать заметное влияние на сток в весенний период, существенно снижая пик весеннего половодья.

Реки, водосборы которых представлены в основном урочищами мо­ренных равнин, отличаются меньшей величиной годового стока, более низкими расходами воды в межень, слабой внутригодовой зарегулиро-ванностью стока. Условия стока определяются здесь также литогенной основой. Сквозное промачивание слабо фильтрующих влагу суглинис­тых почв в этих урочищах наблюдается обычно лишь осенью и весной. В летний период выпадающие осадки аккумулируются в основном слое 0-40 см, расходуясь затем на испарение.

Аккумуляция в почвенной толще выпадающих в теплый период осадков и расход их на испарение обуславливают более низкий, чем в рас­смотренных выше урочищах, меженный и годовой стоки. Слабая водо­проницаемость почвогрунтовой толщи является здесь основной причиной более значительного поверхностного стока. Это находит отражение в крайне неравномерном внутригодовом распределении стока рек, дрениру­ющих эти урочища.

Своеобразно в пределах этих урочищ влияние на сток леса. Значи­тельная часть талых вод и осадков летнего периода в этих урочищах, занятых лесом, накапливается в верхних горизонтах почвенного про­филя, расходуясь в дальнейшем главным образом на транспирацию. Поэтому сток рек, дренирующих облесенные урочища этой группы, отличается невысоким пиком весеннего половодья, что связано с почти полным отсутствием в это время поверхностного стока. Но повышение стока в межень может иметь место здесь только для рек, полностью дренирующих подземный сток. Для малых водотоков, не дренирующих подземный сток, или дренирующих его в незначительной степени, уве­личение стока в межень происходить не будет.

Отмеченные особенности стока с рассмотренных природных комп­лексов подтверждают данные таблиц 9 и 10, где обобщены результаты гидрологических наблюдений по двум небольшим водотокам - ручьям Зеревня и Тепенинский. Оба водотока относятся к бассейну реки Каспли. Площадь водосбора первого из них, дренирующего урочища полого-волнистых моренных равнин, равна 10,8 км2, второго, где преобладают урочища песчаных зандровых равнин, - 2,9 км2.

Таблица 9