Сравнение уровней воды реки Анграпы середины XX и начала XXI века

Полный текст

Введение Река Анграпа играет важную роль в водном хозяйстве Калининградской области, является приемником осушительных систем и сточных вод населенных пунктов, расположенных на ее берегах, а также используется в рекреационных целях. Для реки характерны частые изменения направления течения, большая извилистость и крутые обрывистые берега. Бассейн реки Анграпы, как и других рек Калининградской области, находится в зоне избыточного увлажнения. Низменный рельеф территории, замедленные процессы стока поверхностных вод, обилие заболоченных территорий, значительное количество осадков при малых потерях на испарение создают благоприятные условия развития гидрографической сети. Речная сеть дополняется сетью осушительных каналов и канав. Изучению различных характеристик реки Анграпы, в первую очередь ихтиоценоза, посвящено большое количество научных публикаций [1-14]. В результате исследований [2] в р. Анграпе было обнаружено 15 видов молоди рыб. Из рек Калининградской области большее количество наблюдается только в реках Шешупе и Неман. Видовое разнообразие макроводорослей р. Анграпы и других рек Калининградской области изучено в [3], эколого-фаунистическая характеристика моллюсков р. Анграпы исследована в [4; 5]. Различные аспекты состояния экосистем реки Анграпы рассмотрены в [6-8]. В перечисленных публикациях отмечается, что на состояние биоценоза реки Анграпы существенное влияние оказывают гидрологические характеристики, их исследованию посвящены работы [10-14]. Однако изменение характерных уровней реки Анграпы осталось малоисследованным. Цель исследования - выполнить сравнение характерных уровней реки Анграпы в середине XX и в начале XXI в. Материалы и методы Исходными данными послужили результаты наблюдений за уровнями воды в р. Анграпе (гидропост Берестово) за 1954-1966 гг. из гидрологических ежегодников и за 2008-2020 гг. из онлайн-массива Автоматизированной информационной системы государственного мониторинга водных объектов[2]. По данным из последнего источника составлена табл. 1. Таблица 1. Характерные уровни воды реки Анграпы (гидропост Берестово) в 2008-2020 гг., см от нуля поста Год Средний уровень Высший уровень Низший уровень Значение Дата Значение Дата 2008 138 264 27.01 108 03.08 2009 136 226 19.03 112 28.08 2010 136 270 22.03 112 12.07 2011 153 378 06.02 116 20.11 2012 148 294 26.02 114 10.09 2013 150 276 15.04 112 08.08 2014 131 252 27.03 92 27.11 2015 105 200 04.04 75 06.10 2016 125 224 12.12 90 04.10 2017 166 306 03.11 104 16.08 2018 126 254 02.02 88 10.07 2019 114 218 14.02 84 02.09 2020 104 165 03.02 82 15.08 Источник: составлено авторами. Гидрологический пост (ГП) на реке Анграпе в деревне Берестово (прежнее название Шлаппакен, 30 км от впадения в реку Преголю) был открыт в 1984 г. и действует до настоящего времени. Площадь водосборного бассейна до поста 2460 км2, отметка нуля поста H0 = 23,85 метров Балтийской системы (мБС). В гидрологических ежегодниках доступны данные за 1901-1913, 1918-1939, 1941-1943 гг. и с 1953 г. без пропусков. Отсутствуют результаты наблюдений за некоторые годы мировых войн и после них. В гидрологических ежегодниках уровни воды в реках приводятся относительно условного нуля ГП, при обработке данных они были переведены в мБС: H = 0,01·Hc + H0, (1) где Hc - уровень воды, см от нуля ГП. Результаты и их обсуждение Восстановленный по рекам-аналогам ряд средних годовых расходов из [14] представлен на рис. 1. Линейный тренд показывает совсем небольшое снижение средних значений расхода за 120 лет наблюдений, иное поведение линии параболического тренда. Эта линия имеет максимум в середине ХХ в. и снижается в начале XXI в., поэтому представляет интерес сравнение характерных уровней реки Анграпы за указанные периоды. Рис. 1. Средние годовые расходы реки Анграпы (ГП Берестово) в 1900-2020 гг.: точки - результаты наблюдений; 1 - линейный тренд; 2 - параболический. Источник: составлено авторами. В табл. 2 приведено сравнение характерных годовых уровней реки Анграпы середины ХХ и начала XXI в. Видно, что средние многолетние уровни уменьшились на 17 см, низшие - на 20 см, высшие - на 14 см. В целом такое уменьшение уровней соответствует снижению расходов воды, отмеченных на рис. 1. Таблица 2. Сравнение характерных годовых уровней реки Анграпы, 1954-1966, 2008-2020, см от нуля поста Характерные годовые уровни Период 1954-1966 2008-2020 Наименьший Средний Наибольший Наименьший Средний Наибольший Низший 109 119 136 75 99.1 116 Средний 133 150 182 105 133 166 Высший 205 269 424 165 256 378 Источник: составлено авторами. На рис. 2 и 3 приведены примеры ежедневных уровней воды реки Анграпы. Уже в начале ХХ в. внутригодовое изменение уровней воды с весенним пиком половодья, летне-осенней меженью и подъемами во время дождевых паводков (как в 1965 г. на рис. 2), отмечалось менее чем в половине случаев. В XXI в. такое изменение встречается лишь в отдельные годы, в остальные годы наблюдается несколько подъемов уровня воды, начиная с декабря и по март-апрель. Наивысший уровень 28,19 мБС был зафиксирован не в весеннее половодье, а во время дождевого паводка (19.08.1957), аналогичное явление наблюдалось 3 ноября 2017 г. (рис. 3). Рис. 2. Ежедневные уровни воды реки Анграпы (ГП Берестово), 1957-1965 гг. Рис. 3. Ежедневные уровни воды реки Анграпы (ГП Берестово), 2011-2017 гг. Источник: составлено авторами. Источник: составлено авторами. На рис. 4 и 5 представлены результаты осреднения уровней воды в реке Анграпе по годам наблюдения: ; ; , (2) где m - количество лет; j = 1, 2, …, n; n - количество дней в году. Рис. 4. Характерные суточные уровни реки Анграпы (ГП Берестово) 1954-1966 гг.: 1 - наименьшие Hm; 2 - средние Hs; 3 - наибольшие Ha Источник: составлено авторами. Рис. 5. Характерные суточные уровни реки Анграпы (ГП Берестово) 2008-1920 гг.: 1 - наименьшие Hm; 2 - средние Hs; 3 - наибольшие Ha Источник: составлено авторами. На рис. 6 представлено сравнение средних суточных уровней воды реки Анграпы за 13 лет середины ХХ в. (1954-1966) и начала XXI в. (2008-2020). Наибольшее снижение уровней (более 40 см) произошло в апреле, это связано со смещением весеннего половодья в XXI в. на более ранний период. Примерно на 20 см снизились уровни межени (июнь-сентябрь) по сравнению со значениями начала ХХ в. В холодное время года, особенно в январе-феврале, уровни XXI в. оказались даже выше, чем были в начале ХХ в. Причина в более частых зимних оттепелях, которые приводят к раннему таянию снега и дождевым осадкам. В отдельные годы лед на реке и снежный покров и вовсе отсутствовали. Рис. 6. Сравнение средних суточных уровней воды реки Анграпы (ГП Берестово): 1 - середины ХХ в.; 2 - начала ХХI в. Источник: составлено авторами. На рис. 7, 8 представлено сравнение средней за год частоты и продолжительности стояния уровней воды реки Анграпы за 13 лет середины ХХ в. и начала XXI в. В обоих случаях наибольшая частота уровней наблюдалась в диапазоне 25,0…25,2 мБС, но в начале ХХ в. таких дней в среднем в год было 143, а в XXI в. - только 111. В ХХ в. ежедневные уровни в диапазоне 24,8…25,0 отмечались только семь раз, а ниже их практически не наблюдались. Тогда как в начале XXI в. таких уровней было, соответственно, 70 и 46. Рис. 7. Средняя за год частота уровней реки Анграпы (ГП Берестово): 1 - 1954-1966 гг.; 2 - 2008-2020 гг. Источник: составлено авторами Рис. 8. Средняя за год продолжительность стояния уровней реки Анграпы (ГП Берестово): 1 - 1954-1966 гг.; 2 - 2008-2020 гг. Источник: составлено авторами Заключение По полученным данным можно сделать вывод, что за 120 лет наблюдений отмечается небольшое снижение средних годовых значений расхода и уровней воды в реке Анграпе. Наибольшее снижение средних суточных уровней воды более чем на 40 см произошло в апреле, так как наблюдается смещение весеннего половодья в XXI в. на более ранний период. При этом наибольшая частота уровней за рассматриваемый период наблюдалась в диапазоне 25,0…25,2 мБС. Распределение стока, колебание уровней воды в реке влияют на ее температурный режим, экосистему пойменных участков и состояние биоценозов. Представленные в статье данные могут быть использованы при разработке природоохранных мероприятий.

Об авторах

Наталья Равиловна Ахмедова

Калининградский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: isfendi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3483-3580

кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры техносферной безопасности и природообустройства

Российская Федерации, 236022, г. Калининград, Советский проспект, д. 1

Евгений Валерьевич Валл

Калининградский государственный технический университет

Email: wall_ewgen@mail.ru
ORCID iD: 0009-0008-3883-7128

преподаватель кафедры техносферной безопасности и природообустройства

Российская Федерации, 236022, г. Калининград, Советский проспект, д. 1

Владимир Аркадьевич Наумов

Калининградский государственный технический университет

Email: van-old@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0560-5933

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры техносферной безопасности и природообустройства

Российская Федерации, 236022, г. Калининград, Советский проспект, д. 1

Список литературы