Динамика мелководного устьевого взморья Волги по данным космический съемок :

Краткое описание

Содержание
ВВЕДЕНИЕ...4

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕЛКОВОДНОГО

УСТЬЕВОГО ВЗМОРЬЯ Р. ВОЛГИ...8

1.1. Определение границ и районирование...8

1.2. Изученность...12

1.3. Геологическое строение и рельеф...16

1.4. Донные грунты...24

1.5. Высшая водная растительность и зарастаемость...29

1.6. Каналы (характеристика, схема расположения)...42

1.7. Использование космических съемок...45

ГЛАВА 2. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ МЕЛКОВОДНОГО УСТЬЕВОГО ВЗМОРЬЯ

Р.ВОЛГИ...53

2.1. Колебание уровней воды...53

2.1.1. Многолетние колебания...53

2.1.2. Сезонные колебания...56

2.1.3.Сгонно-нагонные колебания...59

2.2. Уклоны водной поверхности...65

2.3. Скорости течений...70

2.3.1. Стоковые течения...70

2.3.2.Течения основных каналов и бороздин...75

2.3.3.Течения в период ледостава...78

2.3.4.Течения при нагонах и сгонах...79

2.3.5. Периодические течения, вызываемые бризами...81

2.4. Пространственное расположение стоковых течений. Методика составления карт стоковых течений по космическим снимкам...82

2.5. Сток воды...93

2.5.1. Распределение стока воды по районам...93

2.5.2.Расчеты стока с использованием космической фотосъемки...103

2.6. Сток наносов...105

3

ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ МЕЛКОВОДНОГО

УСТЬЕВОГО ВЗМОРЬЯ Р. ВОЛГИ...108

3.1. Динамика морского края дельты...108

3.2. Активный рост дельты в местах выхода проток...114

3.3. Формирование гидрографической сети в местах основных стоковых струй. Прогноз развития гидрографической сети в пределах мелководного взморья... 124

3.4. Морской устьевой бар...128

ГЛАВА 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕЛКОВОДНОГО УСТЬЕВОГО ВЗМОРЬЯ Р. ВОЛГИ В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ И ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ КОНТРОЛЯ И УЛУЧШЕНИЯ ЕГО ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА...135

4.1. Значение региона для рыбного хозяйства...135

4.2. Предложения по трассированию каналов...136

4.3. Регулирование зарастаемости...147

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...148

ЛИТЕРАТУРА...150

ПРИЛОЖЕНИЕ А. КАРТЫ НАДВОДНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА МЕЛКОВОДНОМ

УСТЬЕВОМ ВЗМОРЬЕ Р. ВОЛГИ...154

ПРИЛОЖЕНИЕ В. КАРТЫ СТОКОВЫХ ТЕЧЕНИЙ МЕЛКОВОДНОГО УСТЬЕВОГО

ВЗМОРЬЯ Р. ВОЛГИ...166

ПРИЛОЖЕНИЕ С. СТОК ВОДЫ ПО РАЙОНАМ МЕЛКОВОДНОГО УСТЬЕВОГО

ВЗМОРЬЯ Р. ВОЛГИ...190

ПРИЛОЖЕНИЕ D. СТОК НАНОСОВ ПО РАЙОНАМ МЕЛКОВОДНОГО УСТЬЕВОГО

ВЗМОРЬЯ Р. ВОЛГИ...203
Введение

4 ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Устьевая область р. Волги изучена намного лучше, чем устья других рек России. Наиболее крупные работы выполнены Б.А. Аполловым, С.С. Байдиным, В.В. Валединским, Г.Ф. Красножоном, Ф.Н. Линбергом, В.Н. Михайловым, В.Ф. Полонским, М.М. Роговым, И.В. Самойловым, Н.А. Скриптуновым и др. В последние десятилетия активное участие в изучении устья р. Волги принимали сотрудники ИВП РАН, ГОИНа, географического факультета МГУ. Ими достигнуты серьезные результаты в области гидрологии и гидрохимии устьевой области р. Волги.

Несмотря на это, недостаточно внимания уделялось мелководному устьевому взморью (МУВ) р. Волги (отмелой зоне устьевого взморья). Оно занимает площадь около 9 тыс. км2 и имеет огромное значение для рыбного хозяйства Каспийского моря. Обширное мелководное хорошо прогреваемое и сильно заросшее высшей водной растительностью пресноводное взморье, аккумулирующее большую часть твердого стока р. Волги, является основной кормовой базой мальков промысловых рыб Северного Каспия [56]. Природные условия этого региона и примыкающей мелководной части Северного Каспия являются определяющими для прохода и нереста многих ценных пород рыб, развития икры и нагула молоди. Географическое положение мелководного взморья р. Волги на стыке одного из важнейших в стране речного пути с морским определяет и большое транспортное значение данного региона.

В настоящее время имеется ряд работ, посвященных исследованию естественных условий устьевого взморья р. Волги, но большинство из них не в состоянии удовлетворить современные научные и практические запросы, тем более что до последнего времени Ш динамика мелководного устьевого взморья изучена чрезвычайно слабо. Исключением

являются пересекающие взморье рыбоходные и судоходные каналы, при этом большая часть его площади остается мало исследованной.

Слабая изученность мелководного устьевого взморья связана с его труднодоступностью из-за малых глубин (1 - 2 м) и зарослей макрофитов. Дефицит информации заметно обострился в последние 10-15 лет, когда произошло резкое сокращение объема гидрометеорологических исследований в устье р. Волги. Значительная часть материалов и выводов, полученных ранее, устарела и не может быть использована для ¦ф характеристики современных условий. Постепенное накопление натурных данных, данных

космических съемок, появление новых технологий обработки космических снимков позволяет получить новые научные и прикладные результаты.

Цель исследования заключается в определении пространственно-временных закономерностей гидролого-морфологических процессов на мелководном устьевом взморье р. Волги на основе компьютерной обработки материалов космических фотосъемок. Для этого потребовалось решить ряд частных задач:

1. Изучить существующие методы дешифрирования и возможности компьютерной я обработки графических данных применительно к материалам космических фотосъемок. - 2. Создать электронный атлас фотокарт мелководного устьевого взморья р. Волги,

включающий 43 фотокарты за период с 1975 по 1997 гг., выполненные в едином масштабе О 1:200 000, пространственно совмещенные и имеющие наземное разрешение 20 м.

3. Разработать методику составления карт стоковых течений мелководного устьевого взморья р. Волги по космическим фотоснимкам.

4. Составить карты основных элементов природных комплексов мелководного . устьевого взморья р. Волги, необходимые для оценки современного гидрологического

состояния и прогноза изменений в будущем:

карты надводной растительности за разные годы;

(а

карты стоковых течении в половодье и межень при различных уровнях стояния Каспийского моря.

5. - Уточнить внешние границы и существующее гидрографическое районирование мелководного устьевого взморья р. Волги на основе изучения переноса водных масс и наносов.

6. Изучить процессы, влияющие на формирование мелководного устьевого взморья р. Волги, в том числе:

колебания уровней воды различного характера;

закономерности зарастания высшей водной растительностью на всех участках

мелководного взморья с учетом сезонной и многолетней динамики;

закономерности распространения стоковых течений при различных

гидрометеорологических условиях.

Разработать компьютерную программу расчета площадей мелководного устьевого взморья р. Волги, занятых надводной растительностью и стоковыми течениями. Получить количественные характеристики в границах выделенных районов.

Методика исследований и фактический материал. Основная идея исследования заключалась в применении современных методов компьютерной обработки графических данных к изучению материалов космических съемок. Пространственные распределения водных объектов, изменение гидрографической сети мелководного устьевого взморья, миграция морского края дельты, развитие дельты в местах выхода проток изучались на

основе современных компьютерных технологий, что обеспечило получение главных научных результатов. Нами разработаны и использованы методика создания карт стоковых течений мелководного устьевого взморья р. Волги по космическим фотоснимкам и методика расчета площадей распространения надводной растительности и стоковых течений на мелководном устьевом взморье р. Волги по космическим фотоснимкам.

В работе использованы материалы космических съемок за период с 1975 по 1997 гг., выполненные камерой КФА-1000 с космических аппаратов серии "Ресурс-Ф1М", а также данные натурных исследований устьевого взморья р. Волги экспедициями ИВП РАН и ГУ ГОИН.

Предметом защиты являются научные, методологические и прикладные результаты изучения динамики мелководного устьевого взморья р. Волги под влиянием природных и антропогенных факторов за период с 1975 по 1997 гг. на основе использования материалов космических съемок:

1. Новые данные по распространению стоковых течений и надводной растительности на мелководном устьевом взморье р. Волги, закономерности зарастания надводной растительностью при повышении уровня Каспийского моря от -29,0 до -26,7 м БС, оценка стока воды и наносов по районам, данные по динамике морского края дельты.

2. Гидрографическое районирование мелководного устьевого взморья р. Волги, уточненное по составленным картам стоковых течений. Уточнение внешних границ региона.

3. Компьютерная методика составления карт стоковых течений мелководного устьевого взморья р. Волги по космическим фотоснимкам и расчета площадей распространения стоковых течений и надводной растительности.

А. Фоновый прогноз будущей русловой сети в пределах мелководного устьевого взморья р. Волги при уровне Каспийского моря ниже -26,7 м БС и предложения по трассированию рыбоходных каналов в целях уменьшения их заносимости и увеличения пропускной способности.

Научная новизна работы.

1. Уточнены внешние границы и гидрографическое районирование мелководного устьевого взморья р. Волги по составленным картам стоковых течений. Южная морская граница установлена впервые по зоне схождения речных стоковых струй и морских вдольбереговых течений.

2. Впервые создан электронный атлас стоковых струй мелководного устьевого взморья р. Волги за период с 1975 по 1997 гг. Число струй в атласе превышает 300. Минимальная ширина струи 20 м. Каждая струя представлена в виде отдельного объекта

данных и имеет точные координаты на местности.

(1[ Впервые составлены карты стоковых течении мелководного устьевого взморья р. Волги в масштабе 1:200 000 при различных уровнях стояния Каспийского моря:

в половодье при уровне моря от -29,0 до -28,2 м БС v^ - в половодье при уровне моря от -28,2 до -26,7 м БС

- в межень при уровне моря от -28,2 до -26,7 м БС

- все течения за период с 1975 по 1997 гг.

4. Определены закономерности изменения площадей распространения надводной растительности на мелководном взморье р. Волги при повышении уровня Каспийского моря от-29,0 до-26,7 мБС. i

5. Разработана компьютерная! методика составления карт стоковых течений мелководного устьевого взморья р. Волги по космическим фотоснимкам.

Практическая значимость исследования связана с возможностью использования его результатов для трассирования судоходных и рыбоходных каналов на мелководном устьевом взморье р. Волги, планирования прокосов высшей водной растительности и других мелиоративных мероприятий, оценки запасов и путей транспортировки тростника к местам использования или переработки.

Разработанная в рамках методики компьютерная программа для расчета площадей, занятых надводной растительностью и стоковыми течениями, позволяет уменьшить затраты труда и времени при численной обработке космических снимков.

Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены на четырех конференциях. На конференции молодых ученых Института водных проблем РАН в 2003 году работа отмечена премией. Результаты исследований частично использованы при разработке ФЦНТП Мировой Океан 6.8. По теме диссертации опубликованы две статьи и тезисы на двух конференциях, еще две статьи находятся в печати.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, четыре главы, заключение и четыре приложения. Она изложена на 215 страницах машинописного текста (в т.ч. 72 рисунка, 48 таблиц). Список литературы насчитывает 64 наименования.

Благодарности. Автор диссертации благодарен чл.-корр. РАН Ю.С. Долотову, д.г.н. Г.Н. Панину, д.т.н. М.В. Болгову и д.б.н. Е.М. Гусеву за ценные советы и рекомендации. Глубочайшую признательность автор выражает д.г.н. Г.Ф. Красножону за научное руководство, конструктивную критику и неизменную поддержку на протяжении всей работы.

8

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕЛКОВОДНОГО УСТЬЕВОГО ВЗМОРЬЯ Р. ВОЛГИ

1.1. Определение границ и районирование

Наличие достаточного числа космических фотоснимков мелководного устьевого взморья р. Волги позволило уточнить границы этого региона в разные годы и при разных уровнях стояния Каспийского моря [27].

Северо-западная граница мелководного устьевого взморья определяется положением морского края дельты (МКД). Морской край дельты сильно изрезан и зарос высшей водной растительностью, поэтому точно установить "береговую" черту местами просто невозможно. При некоторых расчетах за границу между дельтой и устьевым взморьем условно принимают урез воды взморья с отметкой -27,50 м БС [2]. В нашей работе морской край дельты определялся по космическим снимкам и проводился по границе сплошной надводной растительности вблизи береговой линии. Под сплошной подразумевается растительность с проективным покрытием более 80%. Такой способ проведения МКД предполагает некоторую погрешность в сторону мелководного устьевого взморья, но с учетом общей тенденции смещения МКД в сторону моря, наблюдавшейся в исследованный нами период с 1975 по 1997 гг., является допустимым, так как выделенная таким образом граница представляет собой будущее положение морского края дельты.

Юго-восточная (морская) граница мелководного устьевого взморья р. Волги отделяет его от глубоководного взморья и проходит вблизи свала глубин и морского устьевого бара, бывшего когда-то морским краем прадельты р. Волги (изогипса -28 ~-30mjC). Обычно эта граница устанавливается приблизительно по свалу глубин морского устьевого бара (изогипса -28,0 -г -30,0 м БС) [45]. В нашей работе морская граница мелководного взморья установлена впервые по зоне схождения речных струй и морских вдольбереговых течений (рис. 3.15). Таким образом, было определено фактическое положение границы мелководного и глубоководного взморья при современных уровнях стояния Каспийского моря.

На космических фотоснимках хорошо видно, как стоковые струи проходят через все мелководное взморье в юго-восточном направлении, а затем резко поворачивают на 90°. В этой зоне действуют вдольбереговые течения и впервые происходит существенное перемешивание речных вод с водами глубоководного взморья. Скорость стоковых течений здесь падает, струйность течений исчезает, а ослабленный поток либо перемешивается с более солеными водами глубоководного взморья, либо смешивается с вдольбереговым течением. Зона схождения стоковых и дрейфовых течений существует при всех

направлениях ветра, кроме северо-западного и северного [59]. Суммарное течение при умеренных и сильных ветрах имеет направление ветрового течения обычно вдоль морского устьевого бара (на юго-запад или северо-восток). В 25% продолжительности безледного периода (при западных составляющих ветра) суммарное течение направлено на северо-восток, а в 40% этого времени (при восточных составляющих ветра) на юго-запад [45].

Полученные нами впервые подробные данные по пространственному распределению стоковых течений на мелководном устьевом взморье р. Волги позволили существенно уточнить существующее гидрографическое районирование этого региона [22]. Ранее районирование мелководного устьевого взморья р. Волги [45] производилось в условиях дефицита информации об этом регионе, и поэтому не могло полностью отражать его современные гидрологические особенности. Кроме того, отсутствие данных о пространственном положении стоковых струй не могло позволить точно установить границы районов, которые были проведены схематично.

Районирование мелководного устьевого взморья р. Волги было выполнено нами в соответствии с основными группами стоковых течений. Границы выделенных 11 районов (рис. 1.1, табл. 1.1) проходят по естественным преградам для водообмена между районами -островам, отмелям, косам и зарослям высшей водной растительности, вытянутым в меридиональном направлении вдоль стоковых струй. Каждый район имеет четкие границы с координатами. Границы районов разделяют всю транзитную часть на участки, не имеющие между собой существенного водообмена, что облегчает расчеты стока по районам. Площади районов составляют в среднем 700 км2, а их протяженность по морскому краю дельты равняется от 15 до 25 км (табл. 1.1). Девять из одиннадцати районов имеют магистральные каналы, по имени которых они и называются. В двух оставшихся районах проходят вспомогательные каналы, которые в половодье не справляются со своим основным назначением подвода воды к основным каналам, в результате чего в данных районах наблюдаются обособленные группы стоковых струй.

f

г

10

10 0 10 20 30км

IX

------ граница дельты и районов МУВ, МКД

—— канал

... граница надводной растительности

VI номер района МУВ

6 номер канала

¦Н область частого расположения стоковых течений

¦¦ область редкого расположения стоковых течений

Рис. 1.1. Районы мелководного устьевого взморья р. Волги (на фоне карты стоковых течений за период с 1975 по 1997 гг.).

11

Табл. 1.1. Районы мелководного устьевого взморья р. Волги.

Район МУВ Магистральные каналы Юго-западная граница района Северо-восточная граница района Площадь района, км2 Ширина поМКД, км Ширина по морскому бару, км Длина по каналу, км

I Волго-Каспийский Волго-Каспийский Юго-западная граница устьевой области о. Макаркин, о. Чистой Банки 2 398,63 12,0 80,7 79,4

II Гандуринский Гандуринский о. Макаркин, о. Чистой Банки Устье Никитинского банка, редкая надводная растительность 1 053,22 30,5 20,2 54,8

III Никитинский - Устье Никитинского банка, редкая надводная растительность Надводная растительность 597,66 5,9 20,1 (40,9)

IV Кировский Кировский Надводная растительность о. Галкин 344,34 11,5 11,4 36,2

V Бардынинско-Тишковский Бардынинский, Тишковский о. Галкин о. Верхний Осередок, о. Средний Осередок 495,62 27,8 22,2 46,3

VI Белинский Белинский о. Верхний Осередок, о. Средний Осередок Устье Малобелинского банка, о. Вшивые, мель Якунчик 625,11 14,4 31,3 36,3

VII Карайский Карайский Устье Малобелинского банка, о. Вшивые, мель Якунчик Коса Красинская, о. Дальний, о. Дальний Новый 496,26 21,7 10,4 43,9

VIII Васильевский - Коса Красинская, о. Дальний, о. Дальний Новый о. Васильевский 705,06 13,9 13,7 (45,4)

IX Обжоровский Обжоровский о. Васильевский о. Песчаный, о. Укатный 707,68 17,1 20,6 58,2

X Иголкинский Иголкинский о. Песчаный, о. Укатный о. Каневский Осередок 980,99 16,6 28,4 58,1

XI Ганюшкинский Ганюшкинский о. Каневский Осередок Северо-восточная граница устьевой области 690,88 63,8 55,6 36,9

12 1.2. Изученность

Первая наиболее достоверная карта Каспийского моря была составлена в 1826 г. штурманом А.Е. Колодкиным, который в 1809-1817 гг. по приказу Морского ведомства произвел опись Каспийского моря и астрономические наблюдения, сделал промеры глубин и съемки устья р. Волги. Эта карта дает некоторое представление о строении взморья р. Волги, хотя соответствующий ей уровень моря точно не установлен и принимается в пределах от -23,4 до -24,4 м БС.

В 1823 г. производились описи северного и северо-западного побережий Каспия и дельты р.Волги. В 1829г. гидрологическими, геоморфологическими и гидрохимическими исследованиями Каспия занимались А. Гумбольдт, Г. Розе и Г. Эренберг. Более подробные аналогичные исследования были проведены вдоль северного побережья в 1832-1836 гг. экспедицией Г.С.Карелина, Бларамберга и Фелькнера, а в 1853-1856 гг. - К.М. Бэром, Н.Я. Данилевским и А.Я. Шульцем.

Во время гидрографических экспедиций 1854 -1866 и 1868 - 1871 гг., на всей площади Каспийского моря были проведены обширные работы по съемке, астрономическим определениям, промерам, гидрологическим наблюдениям над течениями, наносами и грунтами дна. По результатам этих исследования Н.И. Ивашенцев, Н. Пущин и А. Ульский составили наиболее достоверные карты и издали «Труды» [19]. На основании этих материалов, а также последующих работ экспедиции 1872-1874 гг. под руководством Н. Пущина гидрографическим управлением была издана первая общая лоция Каспийского моря [46].

В 1877 г. была составлена карта "Северо-западной части Каспийского моря от г. Астрахани до Чистого Банка", выполненная по съемке 1872 - 1873 гг. Карта имеет большое число отметок глубин, много визуальных определений грунтов.

С целью изучения условий рыболовства на Каспийском море в 1904 г. Н.М. Книповичем и А.А. Лебединцевым были организованы обширные гидрологические, метеорологические и биологические исследования. Материалы этих работ были опубликованы в «Трудах экспедиции 1904 г. и в ряде статей участников экспедиции. Последующие значительные работы 1912 - 1914 гг. на море были также связаны с развитием рыбного и тюленьего промыслов.

В 1912 г. А.М. Федоров произвел съемку рукава Бахтемир и прилегающей части мелководного взморья.

В 1914 г. Каспийской рыбопромысловой экспедицией под руководством В.И. Мейснера были произведены съемки дельты р. Волги, промеры, определения расходов и мутности

13

воды по рукавам. Результаты были опубликованы в виде «Материалов к познанию русского рыболовства» [36].

В 1923 - 1925 гг. в ряде пунктов приморской части дельты Отделом портов Закавказья были выполнены исследования с целью изучения колебания уровня, расходов воды, течений, мутности, стока наносов, волнения, и льда.

В 1924- 1929 гг. Центральным гидрометбюро (Цегимбюро) совместно с Каспийской гидрометеослужбой на устьевом взморье р. Волги исследовались течения, расходы воды, химический состав воды, наносы, грунты и геоморфология района. Результаты работ были опубликованы в ряде статей участников экспедиции [49]. В 1926 г. в Северной части Каспийского моря Отделом портов были сделаны гидрологические разрезы, на которых велись наблюдения над течениями, наносами, соленостью, цветом и прозрачностью воды и изучался рельеф дна.

В 1927 - 1928 гг. Астраханской научной рыбохозяйственной станцией проводились гидрологические, метеорологические и биологические наблюдения на устьевом взморье р.Волги. В зимы 1928/29 г. и 1929/30 г. Гидрометслужбой велись специальные ледовые наблюдения, а в 1932/33 г. - обычные гидрометеорологические исследования в дельте и на взморье.

Падение уровня Каспийского моря и усиление заносимости каналов на мелководном устьевом взморье р. Волги стали причиной организации Астраханской экспедиции Гипроводтранса (Каспморпроекта), которая с 1932 г. почти каждый год выполняла некоторые работы по определению наиболее удобных выходов из дельты в море. В 1936-1940 гг. Главрыбвод выполнил аэрофотосъемку дельты и ее морского края, в результате которой были составлены крупномасштабные карты.

В 1941 г. Гидрометслужбой СССР была организована Волжская устьевая гидрометеорологическая станция (ВУГМС), что явилось важным событием в деле изучения гидрологического режима устьевого взморья р. Волги. С 1952 г. на этой станции под руководством ГОИНа проводились систематические гидрологические наблюдения на взморье. Особенно значительный объем работ на взморье был выполнен ею в 1955 г. под руководством ГОИНа.

14

J. \ A 1 l\ * •

J, i\ X X i

_____ граница районов МУВ, МКД

—— канал

граница надводной растительности

¦1 сплошная надводная растительность

.ill. густая надводная растительность

,1. редкая надводная растительность

свободная от надводной растительности часть МУВ

дельта за исключением примыкающей к МКД растительности

0 полигон

6 км

Рис. 1.2. Схема расположения полигонов на МУВ р. Волги в 1983 г.

15

С 1975 г. Институтом Водных Проблем РАН начались работы по изучению дельты и мелководного устьевого взморья р. Волги по материалам космических съемок [31]. С 1980 г. на мелководном устьевом взморье р. Волги проводились натурные исследования. В 1983 г. для этого были выбраны три участка (полигона) в верхней, средней и нижней части МУВ. Размер каждого из трех полигонов составлял 900 -1 200 м по длинной оси, ориентированной по преобладающему направлению стоковых течений на данном участке, и 500 м по короткой. На полигонах в течение навигационного периода (с апреля по ноябрь) проводились периодические измерения скоростей течения, глубин, мутности и азимутов течений, уровней воды, уклонов водной поверхности, площадей зарастания и величин биомассы ВВР. Данные этих исследований широко использованы в настоящей работе.

Полигоны располагались в межканальных пространствах МУВ, характеризующихся развитием разного типа водной растительности, степенью развитости гидрографической сети, различными средними уклонами водной поверхности и различным расстоянием от морского края дельты. Все они были располагались вблизи Белинского канала (рис. 1.2). Верхний полигон находился в 3 - 4 км к юго-востоку от тони "Кальяновская". Наблюдения в районе верхнего полигона проводились и в 1982 г; назначенный тогда полигон был сдвинут на 300 м к западу относительно полигона 1983 г. Средний полигон был расположен примерно в 1 км западнее Белинского банка в районе 12-й Огневки. Нижний полигон располагался в зоне, характеризующейся нестандартным гидрологическим режимом и подверженностью ветровым воздействиям.

В настоящее время имеется ряд работ, посвященных исследованию естественных условий взморья дельты р. Волги, но все они не в состоянии удовлетворить современные научные и практические запросы, тем более что до последнего времени динамика гидрологического режима мелководного устьевого взморья изучена чрезвычайно слабо. Исключением являются пересекающие взморье каналы, которые обычно описываются только по данным для меженных периодов, при этом 99% площади МУВ остаются по существу не затронутыми.

Слабая изученность МУВ р. Волги связана как с труднодоступностью района из-за малых глубин (1 -2 м) и зарослей макрофитов, так и с дефицитом информации. Он заметно обострился в последние десятилетия, когда произошло резкое сокращение объема гидрометеорологических исследований в устье р. Волги. Более того, значительная часть материалов и выводов, полученных ранее, устарела и не может быть использована для характеристики современных условий. Постепенное накопление данных, появление новых технологий анализа картографической информации и обработки космических снимков позволяет рассчитывать на получение новых научных и прикладных результатов.

16 1.3. Геологическое строение и рельеф

Гидрологические условия мелководного устьевого взморья р. Волги тесно связаны с его геологическим строением и геоморфологическими особенностями. К примеру, на формирование или ветвление новых протоков и подводных бороздин оказывают влияние многие факторы, в том числе геологическое строение дна, глубина залегания трудно размываемых пород и закономерности аккумуляции наносов в разное время.

На месте современного мелководного устьевого взморья р. Волги за исторический период сформировались особые геоморфологические условия, которые при определенных высотных отметках уровня Каспийского моря определяют судьбу всей устьевой области р. Волги. За период своего развития местоположение прадельт р. Волги и морского края дельты смещалось на десятки и сотни километров, что было вызвано значительными колебаниями стока р. Волги и уровня Каспийского моря. В результате этого сформировалось несколько реликтовых дельтовых террас на высотных отметках от -21,0 до -34,0 мБС [48]. Эти прадельтовые террасы периодически затапливались и обсыхали, а их рельеф сглаживался.

В современный период две из этих реликтовых дельтовых террас затоплены морем. Первая, придельтовая терраса, на которой располагается мелководное устьевое взморье, имеет высотные отметки от-27,0 до -30,0 м БС. По данным бурения, проведенным в разное время, начиная с 1929 г., в основе этой террасы залегают древние хвалынские отложения [49, 5, 47]. Их перекрывают более молодые грунты (слоем от 0,5 до 1 - 3 м) как речного, так и морского происхождения, часто не связанные с современными процессами осадкообразования. Мощность современных отложений определяется амплитудой колебания древнего рельефа. Вторая подводная терраса, "дербентская платформа", прилегающая с юга к первой, имеет высотные отметки от -30,0 до -34,0 м БС, относительно ровный рельеф дна и ширину от 35 до 60 км. С юга она заканчивается свалом глубин (изогипсы -34,0 до -40 ~ -43 м БС) Северного Каспия. Этот свал глубин является переходной зоной от подводной "дербентской" террасы к более глубокой части Каспийского моря.

Первые исследования геологического строения района Волго-Каспийского канала были проведены М.Ф. Розеном в 1926 - 1927 гг. [49]. По результатам этих работ выяснилось, что в этом районе во многих местах залегают коренные породы, слагающие подводные бугры Бэра. Глубина залегания этих пород колеблется в пределах 0,1-4,8 м, а межбугровые подводные котловины заполнены песчано-илистыми отложениями.

В 1938 - 1939 гг. в результате геологических изысканий Центроморпроекта выяснилось, что дно к западу от канала сложено преимущественно песками аллювиального

17

происхождения, и только в некоторых местах прослеживаются линзы суглинка. Местами заиленность очень велика, например, у Лагани мощность слоя илистого грунта («баткака») бывает выше 1 м. В районе Лаганского канала обнаружен выход на поверхность дна коренной породы, где вскрыт слой глины мощностью до 5 м. Местами тяжелый суглинок залегает под слоем современного осадка в 2,5 м [56].

К востоку от Волго-Каспийского канала под слоем песка в 20 - 30 см лежит песчанистый ил с большим количеством растительных остатков. У о. Зюйдева в 1954 г. Е.Ф. Белевич обнаружила бурением хвалынские и хазарские отложения. Хвалынские породы залегают на глубине 1,5 м и на протяжении 12 м по вертикали представлены крупнозернистыми осадками - песком, глинистым песком, супесью. Ниже располагаются плотные тяжелые суглинки, иногда с песчаными прослоями.

По данным В.К. Щедрова (1937) в районе Каменской ямы наиболее распространен суглинок. В самой Каменской яме наблюдаются средние и тяжелые суглинки с небольшими прослойками супесей и легких суглинков. Иногда тяжелые суглинки залегают близ поверхности дна под небольшим слоем песка или супеси, а кое-где суглинки выходят прямо на поверхность дна. Такое «близкое залегание плотных коренных пород Пахомова [43] объясняет большими скоростями течений в Каменской яме, вследствие чего песчаные частицы не аккумулируются здесь, а уносятся дальше в море.

Район мелководного устьевого взморья р. Волги между Каменской ямой и Белинским каналом представляет собой пространство, покрытое в основном пылеватым, реже илистым песком. На протяжении 1 - 12 км от берега на незначительной глубине обнаружены коренные породы в виде суглинков. Южнее вскрыты плотные темно-серые отложения, которые, по мнению Гудкова [17], представляют собой породы древней дельты р. Волги.

Подробные геологические исследования в районе Белинского канала проводились Союзморпроектом в 1940 и 1954 гг. По данным 1940 г., по всему профилю вдоль Белинского канала на протяжении 40 км от Белинского маяка на глубине до 8 м обнаружены песчано-илистые осадки - пески, супеси и мелкие суглинки. В 1954 г. на юго-восток от Белинского маяка до свала глубин Каспморпроектом была заложена 21 скважина. На основании этих исследований был составлен геолого-литологический профиль дна этого района. Весь профиль характеризуется залеганием на небольшой глубине трудноразмываемых пород (глин и суглинков) хвалынского возраста. Над ними располагаются более легкие или размытые и уже переотложенные хвалынские отложения.

В 1954 г. в районе Карайского канала Каспморпроектом и Рыбпортом были заложены 24 скважины. Там были обнаружены бугровые породы с цоколем из тяжелых суглинков и глин, выходящих почти на поверхность дна в 4 км южнее Карайского маяка. Сверху тяжелый

Список литературы