Водный баланс

Водный баланс является важнейшим режимо-образующим комплексным фактором Азовского моря. Наряду с климатическими факторами он определяет основные особенности гидрологического и гидрохимического режима моря.

Достоверность расчетов водного баланса определялась точностью определения отдельных его составляющих.

В настоящей работе приводится расчет водного баланса Азовского моря за период 1923-1985 гг. Этот период выбран из тех соображений, что для него имеются данные по всем составляющим водного баланса.

Уравнение водного баланса Азовского моря выглядит следующим образом:

Подземный сток, составляющий в среднем, по данным Ростовского государственного университета, 0,059 км3/год, вследствие незначительности в уравнение не включен.

Речной сток. Речной сток является одной из основных составляющих водного баланса. Водосборная площадь Азовского моря составляет около 570 тыс.км2, причем, основной объем стока поставляют реки Дон и Кубань, на долю которых приходится около 85% всей водосборной площади. Остальные реки Приазовья представляют собой небольшие маловодные водотоки.

Для многолетних колебаний годового суммарного стока рек Дона и Кубани с 1949 по 1976 г. включительно характерна тенденция его сокращения, что связано с ухудшением климатических условий формирования стока, особенно для равнинной части бассейна Азовского моря, и увеличением безвозвратного водопотребления. В 1936 -√1940 гг. оно составляло 2 км3, в 1961√- 1965 гг. 4,8 км3, в 1971 -√1975 гг. 9,7 км3, в последние годы достигло 11 -√12 км3.

Наблюденный и естественный стоки в Азовское море за периоды до зарегулирования (до 1952 г.) и после, последний период 1953√- 1981 гг. является несколько более маловодным. Снижение стока происходит главным образом за счет снижения притока из бассейна Дона.

Дон берет начало на восточных склонах Среднерусской возвышенности у г. Новомосковска (Тульской области), впадает в Таганрогский залив. Местами его глубина достигает 20м. Ниже г.Ростова-на-Дону начинается дельта р.Дона (площадь 340 км2). Приток в море с бассейна Дона обычно принимается равным стоку у станицы Раздорской, расположенной на расстоянии 151 км от устья. Створ Дона у Раздорской замыкает 378 тыс. км2 водосбора. Водпост находится за пределами влияния сгонно-нагонных явлений, вносящих значительные искажения в режим уровня и расходов воды в нижнем течении реки. Наблюдения ведутся с 1881 г., однако наиболее надежные данные имеются только с 1923 г.

За период естественного режима средний сток у станицы Раздорской составлял 26,4 км3. В современных условиях сток Дона зарегулирован Цимлянским водохранилищем (1952 г.), осуществляющим многолетнее регулирование стока. Непрерывно увеличивающееся с этого времени водопотребление уменьшило средний сток до 22 км3. По ряду наблюдений с 1923 по 1981 г. наибольший объем стока приходится на 1942 г. (49,9 км3), наименьший ≈ на 1972 г. (9 км3). Период 1977≈- 1981 гг. характеризуется повышенным стоком ≈ 27,4 км3, этот период сменился периодом с очень низким стоком ≈11,41 км 3 (1972 - 1976 гг.). В таблице (Фактический сток реки Дон) приведены данные АзНИИРХа по фактическому стоку р. Дон за период с 1936 по 1991 гг. по отдельным месяцам.

Кубань образуется слиянием рек Уллукам и Учкулан, берущих начало на склонах Эльбруса, у края ледника Уллукам, впадает в Темрюкский залив, имеет обширную устьевую область (площадь 4300 км2). Наиболее длительные и надежные данные наблюдений за стоком Кубани имеются для станции г. Краснодара (с 1912 г.). Для реки характерны растянутое летнее половодья, дождевые паводки; зимой ≈ паводки от оттепелей и дождей.

На гидрологический режим Кубани в нижнем течении оказывают влияния заборы воды в Невинномысский канал (с 1948 г.) и Большой Ставропольский канал ( с 1973 г.), Краснодарское водохранилище, осуществляющие сезонное регулирование стока. В связи с тем, что изменение стока в придельтовой и дельтовой зонах в отдельных годы колеблется в значительных пределах от 2,33 до 2,74 км3, приток Кубани рассчитывается как алгебраическая сумма стока у г. Краснодар, и изменения стока на участке Краснодар ≈ устье.

Наибольший объем стока приходится на 1940 г. (18,9 км3), наименьший ≈ на 1960г. (5,1 км3) Норма стока до зарегулирования (до 1948 г.) составляла 12,8 км3 после регулирования≈ 11,42 км3. Статистические параметры наблюденного стока Дона и Кубани

Сток малых рек. Характеристика стока малых рек получена как сумма стока рек, протекающих на территории каждой из трех зон. Суммарная доля стока малых рек в общем объеме поверхностного притока к морю составляет в среднем 5%.

Атмосферные осадки. Количество осадков, как известно, инструментально измеряется только на прибрежных пунктах. В открытом море на экспедиционных и попутных судах отмечается лишь время и продолжительность осадков и их характер.

Наибольшее количество осадков, выпадающее на поверхность всего моря, за период 1923 -≈1985 гг. составило 20,9 км3, (1939 г.), наименьшее ≈ 10,8 км3 (1954 г.). Среднеквадратическое отклонение ≈2,97 км3, коэффициент вариации ≈0,174. Среднее многолетнее количество осадков (около 15,5 км3).

Водообмен через Керченский пролив. Значительная сложность самого объекта исследования и связанные с этим трудности в постановке наблюдений привели к тому, что до настоящего времени нет возможности получить достаточно надежные данные о расходах воды через Керченский пролив.

Выполненные расчеты водообмена позволили получить средние многолетние значения стока азовских вод и притока черноморских вод, которые, однако, весьма приближенно отражают действительный водообмен через пролив и недостаточно точно увязываются с результатами расчетов водного и солевого балансов Азовского моря. Об этом свидетельствует широкий разброс крайних значений (максимальных и минимальных) азовского и черноморского потоков, приводимых в различных источниках. Так, ежегодный максимум азовского потока, по разным источникам, оценивается округленно в 77≈- 67 км3 черноморского в 51≈- 38 км3. Минимальный поток из Азовского моря в Черное отмечается в пределах 32≈- 43 км3 , а черноморских ≈ 22≈- 28 км3 в год.

Водообмен между Азовским и Черным морями зависит от режима течений в проливе и колебаний уровенной поверхности моря, вызывающей изменения площади живого сечения.

На длиннопериодные (фоновые) колебания уровня, обусловленные пресным балансом моря (главным образом, речным стоком), накладываются высокочастотные колебания, вызванные ветром. При этом ветровая составляющая может значительно превосходить стоковую.

Различие зависимостей для периода близкого к естественному режиму стока (до 1951 г.) и для периода зарегулированного стока (после 1952 г.) вызвано, по всей видимости, внутригодовым перераспределением стока, что повлекло за собой изменение значений и характера взаимодействия вынуждающих сил в Керченском проливе. В частности, активная ветровая деятельность, которая весной ранее (до зарегулирования) накладывалась на начало пика паводка, ныне взаимодействует со сглаженным притоком к морю. Аналогичная картина наблюдается и в другие сезоны.

Это привело к изменению абсолютных величин водообмена Азовского моря с Черным, приток черноморских вод увеличился на 4,3%, а сток из Азовского моря уменьшился на 3,5 %, вследствие чего изменилось и соотношение азовских и черноморских вод, участвующих в водообмене.

Испарение. Испарение является одной из основных расходных составляющих водного баланса моря. Непосредственные инструментальные наблюдения за испарением с морской поверхности не производятся в связи с известными техническими трудностями постановки таких наблюдений и отсутствием соответствующей аппаратуры. Поэтому испарение обычно определяется либо как остаточный член уравнения водного или теплового баланса в случае, когда составляющие баланса могут быть достаточно определены, либо вычисляется по полуэмпирическим формулам по данным наблюдений в случае, когда составляющие баланса могут быть достаточно определены, либо вычисляется по полуэмпирическим формулам по данным наблюдений за скоростью ветра, температурой и влажностью воздуха и температурой поверхностного слоя моря .

Анализ водного баланса Азовского моря. Водный баланс Азовского моря за 1923√- 1985 гг. показывает, что в составляющих баланса за период до зарегулирования речного стока (1951 г.) и после него произошли заметные изменения. Речной сток в море сократился в среднем на 5,7 км3/год, приток черноморских вод увеличился на 1,5 км3, сток азовских вод в Черное море на 1,9 км3, но в целом водный баланс изменился мало. До зарегулирования стока он был слабо положительным, после зарегулирования √ слабо отрицательным.