Оценка баланса наносов рек Обь и Енисей

Проведена интегральная оценка баланса наносов рек Обь и Енисей. Численные оценки эрозии на водосборе выполнены на основе уравнений универсальной эрозии RUSLE с использованием ЦМР разрешением 250 м GMTED 2010. Оценки русловой эрозии основаны на методах полуавтоматического ГИС-дешифрирования, что позволило восстановить объемы поступления наносов за счет русловой эрозии и вычислить объемы суммарной аккумуляции вещества на водосборах этих рек. Объемы эрозии почв существенно преобладают над объемом поступления в реки материала руслового происхождения. В результате эрозии на водосборе Оби перемещается около 1250 Мт/год (или 142 Мт/год в пределах части водосбора ниже водохранилищ), в то время как русловая эрозия нижнего течения (участок длиной 1678 км от устья) составляет лишь 35 Мт/год. На водосборе Енисея перемещается около 315 Мт/год (53.6 Мт/год на незарегулированной части водосбора), русловая эрозия достигает 21.9 Мт/год на участке от дельты до гидропоста (г.п.) Ярцево у впадения Каса (1501 км от устья). В зависимости от используемых оценок стока наносов в замыкающем створе величина аккумуляции для Оби оценивается от 1220 Мт/год до 1270 Мт/год, для Енисея от 304 Мт/год до 335 Мт/год. Среднегодовой сток взвешенных наносов в устьевом створе по данным Росгидромет для Оби составляет 16 Мт/год, для Енисея 2.4 Мт/год, а по данным расчетов и полевых измерений МГУ для Оби 63.5 Мт/год, для Енисея 32.5 Мт/год. Коэффициент редукции стока наносов ниже водохранилищ для Оби и для Енисея равен 2.3, а для всей территории водосборов 20 и 30 соответственно. Основной объем перемещаемого за счет процессов денудации материала переоткладывается внутри данных эрозионно-русловых систем и не выносится за их пределы. Сделан вывод, что крупные эрозионно-русловые системы рек России в современных гидроклиматических условиях представляют собой области аккумуляции типичные для крупных речных бассейнов Мира.

1. Сидорчук А.Ю. Баланс наносов в эрозионно-русловых системах // Геоморфология. 2015. № 1. С. 14–21.

2. Borrelli P., Robinson D.A., Fleischer L.R., Lugato E., Ballabio C., Alewell C., Meusburger K., Modugno S., Schütt B., Ferro V., Bagarello V., Oost K.V., Montanarella L., and Panagos P. An assessment of the global impact of 21st century land use change on soil erosion // Nature Communications. 2017. № 1 (8). 2013. https://doi.org/10.1038/s41467-017-02142-7

3. Milliman J.D. River Inputs. 2010. P. 754–761. https://doi.org/10.1016/B978-012374473-9.00074-6

4. Panin A.V. Land-ocean sediment transfer in palaeotimes, and implications for present-day natural fluvial fluxes. Sediment Transfer through the Fluvial System (Proceedings of a symposium held in Moscow, August 2004). IAHS Publ. 288, 2004.

5. Эрозионно-русловые системы / Под ред. Р.С. Чалова, А.Ю. Сидорчука, В.Н. Голосова. М.: ИНФРА, 2017. 698 с.

6. Гусаров А.В. Основные закономерности соотношения русловой и бассейновой составляющих эрозии и стока взвешенных наносов в речных бассейнах северной Евразии // Геоморфология. 2015. № 4. С. 3–20.

7. Walling D.E. and Collins A.L. Suspended sediment sources in British rivers // Sediment Budgets 1 IAHS Publ. 2005. No. April (291). P. 123–133.

8. Fring R.M., Hillebrand G., Gehre N., Banhold K., Schriever S., and Hoffmann T. From source to mouth: Basin-scale morphodynamics of the Rhine River // Earth-Science Reviews. 2019. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2019.04.002

9. Danielson J.J. and Gesch D.B. Global Multi-resolution Terrain Elevation Data 2010 (GMTED2010). U.S. Geological Survey Open-File Report, 2011-1073, 26 p.

10. Linke S., Lehner B., Dallaire O.C., Ariwi J., Grill G., Anand M., Beames P., Burchard-Levine V., Maxwell S., Moidu H., Tan F., and Thieme M. Global hydro-environmental sub-basin and river reach characteristics at high spatial resolution // Sci Data. 2019 Dec 9; 6 (1): P. 283–298.

11. Allen G.H. and Pavelsky T. Global extent of rivers and streams // Science. 2018. Vol. 361. Iss. 6402. P. 585–588.

12. Pekel J.F., Cottam A., Gorelick N., and Belward A.S. High-resolution mapping of global surface water and its long-term changes // Nature. 2016. Vol. 540. P. 418–422.

13. Vörösmarty C., Meybeck M., Fekete B.M., Sharma K., Green P., and Syvitski J. Anthropogenic sediment retention: Major global impact from registered river impoundments // Global and Planetary Change. 2003. No. 1–2 (39). P. 169–190.

14. Магрицкий Д.В. Годовой сток взвешенных наносов российских рек водосбора северного Ледовитого океана и его антропогенные изменения // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. 2010. С. 17–24.

15. Bai Z.G., Dent D.L., Olsson L., and Schaepman M.L.E. Global assessment of land degradation and improvement 1: identification by remote sensing // Report 2008/01, FAO/ISRIC-Rome/Wageningen. 2008. P. 68.

16. García-Ruiz J.M., Beguería S., Nadal-Romero E., González-Hidalgo J.C., Lana-Renault N., and Sanjuán Y. A meta-analysis of soil erosion rates across the world // Geomorphology. 2015. Vol. 239. P. 160–173.

17. Научные стационары: реалии, научная проблематика и инновации Томск: Графика, 2017. 265 с.

18. Вольнов В.В., Бойко А.В., Чичкарев А.С. Опыт использования противоэрозионных гидротехнических сооружений в борьбе со стоком талых вод и смывом пахотных почв на склоновых землях Алтайского края // Вестн. Алтайского гос. аграрного унта. 2017. С. 42–48.

19. Bontemps S., Van Bogaert E., Defourny P., Kalogirou V., and Arino O. GLOBCOVER 2009 Products Description and Validation Report // ESA Bulletin. 2011. P. 53.

20. Литвин Л.Ф. География эрозии почв сельскохозяйственных земель России. М.: Академкнига, 2002. 255 с.

21. Чалов С.Р., Терский П.Н., Ефимова Л.Е., Терская А.И., Ефимов В.А., Данилович И.С. Проблемы гидрологического мониторинга в бассейнах трансграничных рек Восточной Европы (на примере Западной Двины) // Инженерные изыскания. 2019. Т. XIII. № 1. С. 32–44.

22. Куракова А.А., Чалов Р.С. Размывы берегов на широтном участке средней оби и их связь с морфологией русла // Географический вестник. 2019. № 3 (50). С. 34–47.

23. Чалов Р.С., Евстигнеев В.М., Зайцев А.А. Русловой режим рек Северной Евразии (в пределах бывшего СССР). М. : Изд-во МГУ, 1994. 335 с.

24. Dunne T., Mertes L.A.K., Meade R.H., Richey J.E., and Forsberg B.R. Exchanges of sediment between the flood plain and the channel of the Amazon River in Brazil // Geological Society of America Bulletin. 1998. Vol. 110. P. 450–467.

25. Panagos P., Borrelli P., Meusburger K., Alewell C., Lugato E., and Montanarella L. Estimating the soil erosion cover-management factor at the European scale // Land Use Policy. 2015. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2015.05.021

26. Morgan R.P.C. and Nearing M.A. Handbook of Erosion Modelling / Wiley-Blackwell, New Jersey. 2011. P. 68.

27. IUSS Working Group WRB World Reference Base for Soil Resources 2014, updates 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 2015.

28. Sharpley A.N. and Williams J.R. Erosion Productivity Impact Calculator: 1. Model Documentation (EPIC) // Technical Bulletin-United State Department of Agriculture. 1990. № 1768. P. 235.

29. Panagos P., Boni M., Ballabio C., Borrelli P., Meusburger K., Yu B., Klik A., Lim K.J., Yang J.E., Ni J., Miao C., Chattopadhyay N., Sadeghi S.H., Hazbavi Z., Zabihi M., Larionov G.A., Krasnov S.F., Gorobets A.V., Levi Y., Erpul G., Birkel C., Hoyos N., Naipal V., Oliveira P.T.S., Bonilla C.A., Meddi M., Nel W., Al Dashti H., Diodato N., Van Oost K., and Nearing M. Global rainfall erosivity assessment based on high-temporal resolution rainfall records // Scientific Reports. 7. 4175. 2017. https://doi.org/10.1038/s41598-017-04282-8

30. Porter C., Morin P., Howat I., Noh M-J., Bates B., Peterman K., Keesey S., Schlenk, M., Gardiner J., Tomko K., Willis M., Kelleher C., Cloutier M., Husby E., Foga S., Nakamura H., Platson, M., Wethington M.J., Williamson C., Bauer G., Enos J., Arnold G., Kramer W., Becker P., Doshi A., D’Souza C., Cummens P., Laurier F., and Bojesen M. “ArcticDEM”. Harvard Dataverse, V1, [Дата доступа 09.12.20]. https://doi.org/10.7910/DVN/OHHUKH

31. Sidorchuk A.Yu. The fluvial system on the East European plain: sediment source and sink // Geography, Environment, Sustainability. 2018. Vol. 11. Iss. 3. P. 5–20.