Устьевой области реки Дон.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Филиал Российского государственного гидрометеорологического университета

Кафедра гидрологии

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Тема: Водная природно-антропогенная система Цимлянского водохранилища: факторы формирования, трансформации и развития.

Специальность: 020601 – «Гидрология»

Выполнил студент

V курса дневного отделения

Московец Александр Юрьевич

Научный руководитель:

Ст. препод. каф. гидрологии, к.г.н.

_______________ Березан О. А.

Рецензент:

Доц., зав. кафедрой гидрологии,

________________

Допустить к защите в ГАК

Зав. кафедрой гидрологии, к.ф.м.н.

________________ Бородина В. В.

Ростов-на-Дону

Содержание

Введение 4

1. Физико-географическое описание устьевой области реки Дон 5

1.1 Устьевая области реки Дон 5

1.2 Дельта реки Дон 6

1.3 Таганрогский залив 12

2. Уровенный режим устьевой области реки Дон 14

3. Ветровой режим над акваторией Таганрогского залива 20

3.1. Течения в Таганрогском заливе 23

4. Экстремальные сгонно-нагонные явления 30

4.1. Экстремальные нагоны 45

4.2. Экстремальные сгоны 80

5. Выводы 104

Заключение 106

Список использованных источников 108

ВВЕДЕНИЕ

Устье Дона – одно из самых освоенных в хозяйственном отношении в СНГ. Здесь расположены крупные промышленные и портовые города: Ростов-на-Дону, Азов, Таганрог, Мариуполь, Ейск. В пределах устья развито рыбное хозяйство, в дельте и на пойме - сельское хозяйство (овощеводство, плодоводство, животноводство). Устье Дона – центр важнейших воднотранспортных и железнодорожных путей. Через устье проходит транзитный водный путь, соединяющий Балтийское, Белое и Каспийское моря с Азовским и Черным. Большой интерес для народного хозяйства представляют сгонно-нагонные явления [5].

Такие явления были известны с глубокой древности. В Азовском море сгоны и нагоны возникают под непосредственным воздействием ветра на водную поверхность и в дальнейшем распространяются в дельту Дона по многочисленным водотокам, постепенно затухая по мере движения вверх по реке. Сгонно-нагонные явления оказывают весьма существенное влияние на гидрологический режим устьевой области Дона. Их влияние сказывается на русловом процессе, скоростной структуре потока, на форме водной поверхности, формирования дельты и гидрографической сети.

Кроме того, наиболее экстремальные сгонно-нагонные явления приносят значительный ущерб народному хозяйству. Поэтому исследование и способность прогнозирование таких явлений имеет существенное практическое значение. Особенно это проявилось в последние десятилетие в связи с интенсивным развитием портового хозяйства (расширение портовых стенок, строительство новых грузоперевалочных терминалов), строительство частных домовладений в пойме реки Дон.

При больших сгонах, вода вытесняется из всей восточной части Таганрогского залива и тем самым создаются большие трудности для судоходства, как по Таганрогскому, так и по Азово-Донскому судоходным каналам. Сгоны причиняют огромный ущерб рыбному хозяйству, т.к. в этот период, особенно весной, кроме гибели большого количества рыбы наблюдается гибель огромного количества икры промысловых рыб. В Дельте Дона при больших сгонах нарушается движение судов.

Нагоны значительной силы также причиняют ущерб народному хозяйству. При этом могут затапливаться причальные сооружения портов, складские помещения различных предприятий и населенные пункты, расположенные в дельте. Наблюдается гибель большого количества домашней птицы и крупного рогатого скота. Большой ущерб наносят нагоны огородному хозяйству и сенокосным угодьям.

ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

УСТЬЕВОЙ ОБЛАСТИ РЕКИ ДОН.

Современная устьевая область Дона относится к эструарно-дельтовому типу (с многорукавной дельтой выполнения и полузакрытым отмелым устьевым взморьем). Устьевая область Дона состоит из устьевого участка реки длиной 150 км и устьевого взморья (Таганрогского залива) протяженностью 140 км. Устьевой участок Дона включает дельту длиной 38 км и площадью около 540 км². Протяженность ее морского края – 55км.

В целом устьевая область реки Дон представляет собой полого-увалистая равнина с высотой над уровнем моря от 3 до 50 мБС. Поверхность равнины расчленена долинами реки Дон с его притоками, а также овражно-балочной сетью. В связи с широким развитием ирригации значительные участки территории расчленены густой сетью оросительных каналов.

Аккумулятивная равнина Нижнего Дона охватывает территорию левобережных террас нижнего течения реки, которые являются здесь основными формами рельефа. Ширина поймы реки Дон изменяется от 1,5 до 12 км. Высота ее над уровнем моря 0,5-8 м. Поверхность поймы расчленена озерами, старицами, протоками (ериками) и ложбинами. Большая часть пойменных озер расположена на междуречье. В пределах данного района широкое распространение получили искусственные (антропогенные) формы рельефа, особенно на орошаемых землях. Это – постоянные и временные оросительные каналы, большие и малые водоемы, терриконы, курганы и др. Они заметно усложняют равнинный рельеф района.

Речная сеть развита неравномерно. Основное питание рек за счет весеннего снеготаяния. Дождевое питание их незначительное, а грунтовое играет роль лишь в общем питании реки Дон, для малых рек оно ничтожно. После введения в эксплуатацию Цимлянского водохранилища (1952 г.) водный режим Нижнего Дона в основном обусловлен Работой Цимлянской ГЭС. Сезонные колебания стока с нивелированы водохранилищем. При весеннем половодье максимальные расходы приходятся в основном на апрель. Половодье формируется дружно. Продолжительность подъема от 4-5 дней до 7-8 дней в среднем. После половодья наступает низкая летне-осенняя межень. Продолжительность меженного периода колеблется от 190 до 250 дней. Ряд мелких рек из-за отсутствия грунтового питания в летнее время пересыхают, превращаясь в ряд изолированных друг от друга бессточных водоемов, а в суровые зимы перемерзают. Ледовый режим реки характеризуется ежегодным ледоставом, наступающим обычно в декабре и заканчивающимся в марте. Осенью можно наблюдать ледоход, сопровождающийся образованием сала и шуги. Продолжительность ледостава 70-95 дней; в отдельные суровые годы может достигать 120-140, а в теплые - 10-30 дней.

1.1 ДЕЛЬТА РЕКИ ДОН

Современная дельта Дона расположена в восточной части Таганрогского залива. Она представляет собой треугольной формы аккумулятивное образование, на поверхности которого среди собственных наносов пролагают путь к приемному бассейну многочисленные русловые протоки, число которых увеличивается от вершины к морю.

Гидрография дельты.

Вершиной дельты считается место отделения от главного русла Мертвый Донец. Границами дельты с юга и севера служат коренные берега долины Дона, с запада - Таганрогский залив. В этих границах общая площадь дельты составляет 538км2, в этом числе площадь левобережной поймы Дона /ниже вершины дельты /127км2/ (Родионов, 1958).

Дельтовая пойма представляет собой несколько десятков островов, изрезанных пологими понижениям сухих староречий. Почти все рукава и протоки имеют естественные прирусловые валы, высота которых, большей частью не превосходит 1,5м над меженным уровнем воды [5].

Гидрографическая сеть дельты состоит из проточных рукавов, протоков и ериков. Некоторые из них, некогда отчленившиеся от русел, образовали самостоятельные речки, дренирующие пойму. Наиболее пониженные части дельты заболочены.

Рукав Мертвый Донец отделяется от Дона почти под углом 45° и, прижимаясь к коренному правому берегу, направляется на северо-запад. Общая длина М. Донца составляет 35,5 км, ширина русла от 100 до 250 метров. Глубина в межень на некоторых участках его русла доходит до 0,5 метра, но встречаются ямы с глубинами 5-6 метров.

Характерным для русла М. Донца является интенсивное обмеление его за счет наносов балок, оврагов и речек, стекающих с правобережного склона.

Фото 1. Дельта Дона (космический снимок)

Рукав Дон. Отделив, Мертвый Донец, р. Дон продолжает нести свои воды в том же, юго-западном направлении, но уже с новым названием – рукав Дон. У хутора Кумхенского рукав резко поворачивает на юг, и приняв речку Койсуг, направляется на северо-восток, образуя Колузаевское колено. Не доходя до станицы Елизаветинской, рукав Дон отделяет вправо узкий проток Казачий, затем обойдя остров, образует Елизаветинское колено. После чего рукав Дон разделяется на два основных рукава дельты: Старый Дон и Большая Каланча [5].

На всем протяжении в русле рукава Дон происходит чередование плесовых участков с перекатами /3 переката/. Соответственно этому изменяются глубины /от 3-4 до 20м/ и ширина русла от 1000 до 250м.

Рукав Старый Дон. В рукаве Старый Дон /протяженность его 13 км/ встречаются 4 переката: Азовский, Петровский, Батарейный и Церковный. На перекатах ширина русла увеличивается до 500-300 метров, а глубина соответственно уменьшается до 4-5 метров /это в условиях искусственного дноуглубления/; естественные же глубины 1,5-2,0 метра. На плесах ширина русла доходит до 250 метров, а глубина увеличивается до 16 метров у х. Донского [5].

У Азова в рукав Старый Дон впадает небольшая речка, а ниже, в 2 километрах, отделяется от рукава Старый Дон узкий извилистый, ныне отмирающий ерик Узяк, который вновь соединяется со Старым Доном у х. Донского. Здесь рукав разделяется на 4 протока: Мериново, Песчанный, Кривой и Свиной. При впадении в Таганрогский залив два последних в свою очередь делятся на ряд более мелких проток.

По протоку Песчаный, через бар которого в 1928 году прорыт канал, осуществляется и по настоящее время судоходство.

Рукав Большая Каланча. Отделившись от рукава Дон Большая каланча поворачивает на север и присоединив проток Казачий, поворачивает на северо-запад, где в нее впадает ерик Дугин. У хутора Рогожкино Большая Каланча разделяется на два рукава. Меньший – Мокрая Каланча – поворачивает на юго-запад, а больший – Большая Кутерьма – продолжает течение на север. Глубины Большая Кутерьма – продолжает течение на север. Глубины Большой каланчи изменяются от 9 до 20 метров, а ширина русла – от 250 до 500 см.

Рукав Мокрая Каланча. При своем движении к морю Мокрая Каланча отделяет в право мелкий и узкий проток Егурчу. Еще ниже по течению определяется влево неширокий проток Сухая Каланча с глубинами 2-3 метра. Недалеко от устья Мокрая Каланча отделяет проток Багадан, широкий окло 120 метров и значительными глубинами, после чего впадает в Таганрогский залив. Ширина его меняется от 200 до 500 метров, а глубины колеблются от 3 до 6 метров.

Рукав Большая Кутерьма. Является продолжением Большой Каланчи. Ее глубины 13-20 метров и шириной 200-400 метров. Отделив вправо проток Среднюю Кутерьму и незначительный ерик Забойный, Большая Кутерьма, приняв слева ерик Переволочный, разделяется на рукав Переволоку и приток Старый, который в свою очередь разделяется на 3 водотока[5].

Рукав Переволока. – самый мощный из всех рукавов, впадающих в Таганрогский залив. При своем отделении имеет ширину 250 метров, в устье – около 600 метров. Соответственно поэтому изменяются и глубины от 7 метров в истоке до 3-4 метра в устье. В своей устьевой части рукав Переволока отделяет вправо два незначительных и один довольно мощный проток.

До 1928 года судоходство осуществлялось через Переволоку, через бар который был проложен морской канал. По классификации Самойлова дельта Дона отнесена к многорукавным дельтам выполнения с мелководным взморьем. Блокирующие залив морские косы Белосарайская и Долгая еще не сформированы и находятся в стадии роста. Границами дельты с севера и юга служат коренные берега долины Дона, с запада Таганрогский залив.

 

 

Фото 2. Протока Казачий Ерик

Восточная часть устьевого взморья генетически является подводным продолжением континентальной дельты и ее будущим структурным фундаментом. Обрывистые берега Таганрогского залива прислоненными к ним неширокими песчаными пляжами, переходящими в обширные аккумулятивные отмели. Берега сложены рыхлыми, малоустойчивыми континентальными и морскими отложениями. Высота береговых обрывов увеличивается от 3-5 на границе морского края дельты до 30-50 метров западнее неё.

Положение границы между континентальной и подводной частями дельты непостоянно. При сгонах воды морской край дельты, следуя за отступающим урезом, смещается к западу. При нагонах наоборот часть дельты покрывается водой, превращаясь на некоторое время в дно устьевого взморья, с глубинами, зависящими от высоты подъема уровня. В сравнительно спокойном рельефе авандельты выделяются гирла, устьевой косы и пологие понижения между ними, приуроченные к участкам с очень малым речным стоком. Приустьевые косы дельтовых водотоков служат связующим звеном между двумя последовательными барами, образуя с ними единую крупную аккумулятивную форму, рельеф (Донской бар) составленную из морских и речных наносов. Приустьевые косы, являясь одной из пионерных форм рельефа, в стадии подводного развития формируются в основном за счет хорошо отсортированного песчаного материала. По мере вертикального роста они покрываются густой гидрофильной растительностью, предохраняющей их от размыва и способствующей более быстрому наращиванию за счет аккумуляции здесь наносов мелких фракций. По мере роста мелководья наиболее возвышенные его участки выходят на поверхность, закрепляются растительностью и увеличивают, таким образом, площадь дельты. [6]. Интенсивность выдвижения дельты в Таганрогский залив зависит от стока взвешенных наносов, доставляемых сюда рекой. Сравнительно малая насыщенность наносами вод Дона и малое содержание песчаных фракций в его взвесях обуславливают небольшую скорость роста дельты Дона. Причем интенсивность выдвижения дельты в залив со временем уменьшается. Так как глубины и ширина залива в сторону моря увеличиваются. Линейное приращение дельты в районах выхода на взморье наиболее крупных рукавов больше, чем на участках с незначительным стоком, где дельта отстает в своем развитии, образуя здесь мелководные заливы (куты). Это приводит к искривлению контура морского края дельты. Поскольку наибольшее количество твердого материала за последний период выносится в Таганрогский залив системой рукавов средней части дельты, поскольку она в своем развитии обогнала южную и особенно маловодную северную часть дельты [6].

Фото 3. Протока Егурча

Процесс развития дельты неразделим с жизнью гидрографической сети. Крупный водоток, сбрасывая в залив много воды и твердого стока, способствует быстрому наращиванию дельты и удлинению рукава. Этот процесс приводит, в конце концов, к прорыву речной воды в ту часть дельты, которая отстала в своем развитии. И этот процесс повторяется неоднократно. Поэтому морской край дельты Дона не имеет значительных выступов, свойственных водотокам с большим стоком воды и наносов, хотя как мы видим, темп роста отдельных его участков неодинаков [7].

И. В. Самойлов, П. Б. Шаповалов и другие рассматривают устьевой бар как сложную структурную форму, сформированную только русловыми наносами реки. В. П. Зенкевич же считает, что во многих случаях приустьевые бары бывают целиком образованны береговыми наносами, чаще состоят из береговых и аллювиальных наносов.

ТАГАНРОГСКИЙ ЗАЛИВ

Таганрогский залив является самым большим в Азовском море. Протяженность залива по параллели составляет 140км. Наибольшая ширина достигает 52км, наименьшая - (около 2км) отмечена между косами Петрушиной и Чумбурской. Объем залива составляет 23,9 км³, а площадь 5300км².

По геоструктурному и геоморфологическому строению Таганрогский залив представляет собой несколько своеобразных ландшафтов, характеризующихся типологическим сходством абразионных склонов северного и южного побережий, подводных оснований кос, преддельтового аккумулятивного склона р. Дон и Центрально-Таганрогской равнины (Беспалова и др).,Современные тектонические движения здесь характеризуются незначительным погружением интенсивностью от 0 до 2мм в год. Северное и южное побережья Таганрогского залива почти на всем протяжении возвышенны и обрывисты, подвержены разрушениям в результате оползней. Аккумуляция абразионного материала в береговой зоне образовала несколько выделяющихся кос и островов. Восточнее порта Мариуполь лежит о. Ляпина, а у входа в Ейский лиман расположены почти не выделяющиеся из воды острова Песчаные. У входа в порт Таганрог находится о. Черепаха искусственного происхождения. Берег вершины залива представляет собой низменную авандельту р. Дон, состоящую из многих островов, разделенных водотоками. Дон, впадающий с северо-востока, в нижнем течении образует небольшую многорукавную дельту, площадь которой 540 км². Другие реки, впадающие в Таганрогский залив, практически не влияют на гидрологический режим залива. Средняя глубина залива составляет около 5м, наибольшая глубина 10-11м отмечается у выхода из залива, вершина залива характеризуется глубинами около 1м. Дно залива активно понижается от дельты р. Дон в сторону моря, средний уклон дна составляет 0,06 %. Восточная часть Таганрогского залива, как и вся территория моря, испытывает опускание со скоростью 1-2 мм/год. Фото 4. Очаковская коса (побережье Таганрогского залива)Область интенсивной аккумуляции расположена в восточной и юго-восточной частях Таганрогского залива, где осаждается выносимый Доном взвешенный материал. Зона устойчивого размыва локализована у Ейского полуострова. В этой зоне динамика наносов определяется формированием материала абразии за счет деятельности прибойного потока в приурезовой зоне, перемещением продуктов разрушения вдоль берега, суммарным действием прибойного потока и вдольбереговых течений, а также перемещением частиц от берега и отложением их в зоне аккумуляции.

УРОВЕННЫЙ РЕЖИМ

УСТЬЕВОЙ ОБЛАСТИ РЕКИ ДОН

Далее мы рассмотрим общий характер изменения уровня воды в устьевой области реки Дон. Уровень устьевой области Дона в течение времени не остается постоянным, подвергается значительным как по величине, так и периоду объемным колебаниям (многолетним, годовым и сезонным), а также более кратковременным – деформационным (часовым, суточным). Все указанные колебания уровня вызываются различными причинами, среди которых можно выделить основные.

Многолетние и годовые колебания уровня вызываются в основном стоком реки Дон, который зависит от увлажненности бассейна, а это в свою очередь есть следствие атмосферного развития тех или других форм атмосферного развития тех или других форм атмосферной циркуляции над бассейном реки или над большей территорией [4].

Сезонные колебания уровня вызываются в основном сезонным изменением речного стока и сезонными изменениями в направлении и силе ветра. Причем, речной сток имеет особо важное значение в предустьевых участках, а второй – доминирует на предустьевом взморье. В центре дельты Дона преобладает стоковая составляющая уровня, но в то же время нельзя не учитывать здесь и ветровую составляющую.

Деформационные (кратковременные) колебания уровня возникают под непосредственным воздействием на водную поверхность ветра, порождающего сгонно-нагонные колебания (повышения-понижения) уровня. Второй причиной этих колебаний является инерция водных масс, проявляющаяся в суточном ходе уровня. Третьим фактором, вызывающим кратковременные колебание уровня следует признать колебания, связанные с искусственным регулированием стока (Пропуски Цимлянской ГЭС).

Сгонно-нагонные явления вызывают в течение всего года непрерывные и довольно резкие непериодические колебания уровня. Эти колебания накладываются на общую волну с годовым периодом и создают весьма сложный и, как правило, быстро меняющийся рельеф водной поверхности[4].

Многолетний ход уровня.

Средние годовые уровни в устьевой области Дона испытывают значительные колебание от года к году. Основным фактором, вызывающим эти изменения, является сток Дона.

Водность Дона подвержена многолетним непериодическим изменениям, обнаруживая при этом многолетнюю цикличность с неодинаковыми периодами. Соответственно этому изменяются и средние годовые уровни.

Фото 5. Рукав Дон (район г. Ростова-на-Дону)

По наблюдениям, до зарегулирования Дона, с 1876г. по 1951 г. годовой сток Дона у ст-цы Раздорской изменялся в пределах от 11,8 км³ (1950 г.) до 77,1 км³ (1881 г.), при среднем значении за этот же период равном 28,1км³. После зарегулирования, с 1953 по 2006 гг. годовой сток Дона изменялся от 9,5 км³ (1972 г.) до 38,5 км³, при среднем значении за этот же период равном 22,0 км³. Указанные периоды характеризуются наиболее высокими и наиболее низкими средними годовыми уровнями на водопостах устьевой области Дона. Но естественно, что после постройки Цимлянского водохранилища, важную роль в гидрологическом режиме нижнего Дона стал играть человеческий фактор, а точнее искусственное перераспределения стока реки.

Рассматривая длинный ряд средних годовых величин стока можно обнаружить значительные периоды с повышенным и пониженным стоком. Помимо длительных периодов выделяются отдельные годы, когда сток резко увеличивался или сокращался.

Многоводность или маловодность отдельных лет сказывалась и на уровеннном режиме соответственно высокими или низкими стояниями уровня. Длительные периоды с большим или малым стоком Дона вызвали также длительное стояние высоких и низких уровней [4].

Многолетний ход уровня в устьевой области реки Дон в общем согласуется с колебания стока реки. Однако, анализ длинного ряда наблюдений за стоком и уровнем от вершины устьевой области. Нарушение этой связи происходит вследсвие влияния господствующих северо-восточных, восточных и юго-западных и западных ветров, производящих сгонно-нагонные денивеляции уровенной поверхности.

Также при исследовании длинного ряда средних годовых расходов у Раздорской, а также уровней по водопостам устьевой области можно наметить значительные периоды повышений и понижений. В повторяемости повышений и понижений уровней (расходов) наблюдается определенная последовательность. Однако, обычный календарный график изменения средних годовых уровней (расходов) воды не дает достаточно полного представления о цикличности колебания уровня, вследствие наличия малых циклов на общем фоне многолетних колебаний уровней (расходов).

1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: