Глава II. Динамика водности р. Томи за период инструментальных наблюдений.

II.1. Гидрологическая характеристика бассейна р. Томи.

Томь относится к рекам со смешанным питанием. Для нее характерны все источники, кроме ледникового питания. Ни один из них не превышает 50 %. В среднем 20 % составляет грунтовое питание, 44% — снеговое питание, 36 % — дождевое питание. По характеру водного режима Томь относится к рекам с весьма продолжительным весенне-летним половодьем и осенним максимумом стока, который можно рас­сматривать как второе половодье. [ ]

Таблица 2.

Сток и продолжительность половодий ( по данным…..

Пункт	Среднегодовой	Сток в весеннее	Весеннее половодье			Осеннее половодье
гидрологических наблюдений	расход воды, м3/с	половодье в % к годовому	начало	конец	продол­жительность	начало	конец	продол­жительность
Балыкса	45,8	63,9	14/IV	30/VI	78	—	—	—
Междуреченск	167	65,2	16/IV	30/VI	76	22/IX	3/XI	41
Новокузнецк	653	70,8	12/IV	5/VII	85	21/IX	5/XI	46
Томск	1080	71,9	14/IV	9/VII	87	26/IX	8/XI	44

Весенне-летнее половодье, вызываемое таянием снежного покрова, продолжается около 80-90 дней. В это время расходуется 65-70 % годового стока (табл. 3). Типовые гидро­графы расходов воды характеризуются тремя — четырьмя пиками весеннего стока (рис.), прерывающимися довольно значительными падениями расходов. Максимум стока в верхнем и среднем течении приходится на первую, а в низовьях реки на вторую половину мая. Наибольшие расходы и уровни воды в бассейне верхне-средней Томи обусловлены наложением заторно-зажерных и дождевых паводков на половодье. Сочетание ледовых и паводочных явлений приводит к катастрофи­ческим наводнениям во время которых затапливается не только пойма, но и первая надпойменная терраса. За период гидрологических наблюдений такие подъемы воды наблюдались в мае 1898, 1927, 1930, 1937, 1958, 1977 гг.[ ]

Анализ погодичной динамики расходов воды в весенние половодья производился на основе данных самого длинного ряд инструментальных наблюдений, проводимых в г. Новокузнецке. Для выявления тенденций изменения стока нами использован метод регресионного анализа временных рядов. Целью гармонического анализа является исключение регулярных циклов и исследование остатков временного ряда. Математическая “фильтрация” случайных колебаний расходов воды в половодье осуществлялось способом взвешенных пятилетних скользящих средних. Для выявление внутривековых тенденций изменения стока в весенне-летние месяцы соответствующие временные ряды аппроксимировались функцией полинома пятой степени. Результаты анализа оформлены в графическом виде (рис).

График отклонения расходов воды в половодье от среднего значения носит циклический характер (рис.). При этом наблюдается общая тенденция роста продолжительности циклов. Так, в конце XIX и начале XX вв. хорошо прослеживается квазиодиннадцатилетняя ритмика, а начиная с 20^ых годов XX в. выделяется несколько квазидвадцатидвухлетних циклов. Весьма показательно, что временные отрезки с расходами воды ниже нормы с каждым последующим ритмом растут, а амплитуда и продолжительность периодов со стоком выше среднего по мере приближения к концу XX в. падает. Иными словами, на протяжении всего инструментального ряда наблюдений прослеживается устойчивая тенденция сокращения водности р. Томи в половодье. По нашим оценкам за последние 100 лет суммарные расходы воды с апреля по июнь по отношению к годовому стоку снизились на 7-9%.

На фоне общего весенне-летнего снижения расходов воды динамика стока в отдельные месяцы существенно различается. Средние расходы воды в апреле (рис. ) за весь период гидрологических наблюдений возросли в 2-3 раза. В начале XX в. они составляли около 500 м³/с, в середине — превысил 1000 м³/с, в конце 80^ых годов — приблизился к 2000 м³/с. Сток р. Томи в другие весенне-летние месяцы (рис. 8-10) имеет тенденцию к снижению. На протяжении XX в. майские и июльские расходы воды уменьшились на 100-200 м³/с, июньские — снизились на 900-1000 м³/с. Майский сток изменился незначительно, а июньский — сократился в 2 раза (1700-2000 м³/с в конце XIX — начале XX вв. против 800-1000 м³/с в 80^ые годы XX в.). Таким образом, за последнюю сотню лет период наиболее высоких расходов воды сместился ближе к началу половодья. В настоящее время он приходится на вторую половину апреля — май. В следствие этого уже в конце мая большая часть поймы выходит из зоны затопления. Тенденция к сокращению поемности оказали существенное влияние на структуру и динамику пойменных биогеосистем.

С конца сентября по начало декабря в бассейне Томи практически ежегодно на­блюдается второе продолжительное повышение расходов воды, длящееся более 40 дней. Оно выражено на гидрографах всех пунктов гидрологических наблюдений за исключе­нием Балыксы. Осенний максимум расходов, приходящийся на первую половину или середину октября, меньше весеннего в 3-4 раза. Осеннее половодье отсутствует в верхо­вьях бассейна Томи () В среднегорной части Алатауско-Шорского нагорья октябрьские осадки идут уже на снегонакопление, а в низкогорьях и на территории Кузнецкой котловины они еще формируют речной сток.

Меженные уровни и расходы полностью зависят от объемов воды, накопленных в бассейне реки во время весеннего и осеннего половодье, запасов подземных вод пред­шествующей осени, продолжительности меженей. Летне-осенняя межень, длящаяся 2,5-3 месяца, прерывается незначительными дождевыми паводками и заканчивается с на­чалом осеннего максимума стока. Минимумы стока наблюдаются в продолжительные засушливые периоды, которые могут повторяться несколько раз в течение межени. Они связаны с истощением запасов грунтового питания. В зимнюю межень расходы устой­чиво низкие, а уровни воды могут быть повышены за счет заторно-зажерных явлений. В отдельные годы скачкообразный подъем уровней воды происходит во время начала ледостава. Он обеспечивается уменьшением пропускной способности зашугованного русла. В этих условиях образуются многочисленные наледи и очень низкие уровни сохраняются до весеннего половодья. Описанные явления характерны для всего течения р. Томи, но особенно интенсивно они происходят в верховьях. Зимние минимумы стока вследствие истощения грунтовых вод отмечаются также перед началом половодья.

Рисунок 1. Годовой ход расходов воды р. Томь в маловодные годы (г. Новокузнецк)

Половодье на Томи наблюдается как правило в мае – июне. Многоводность реки нарастает за счет крупных притоков и водность ее до самого устья изменяется незначительно. Среднегодовой сток Томи у Кемерова составляет 1100 куб. м в секунду. Это почти вдвое больше, чем у Новокузнецка, и лишь на 100 кубических метров меньше, чем в устье при впадении Томи в Обь в 60 км от Томска.

Рисунок 2. Годовой ход расходов воды р. Томи в годы со средней водностью (г. Новокузнецк.)

Рисунок 3. Годовой ход расходов воды р. Томь в многоводные годы (г. Новокузнецк)

.

Рис. 4. Тенденции изменения средних расходов р. Томи в марте (г. Новокузнецк).

Рис. 5. Тенденции изменения средних расходов р. Томи в апреле (г. Новокузнецк).

Рис. 6. Тенденции изменения средних расходов р. Томи в мае (г. Новокузнецк).

Рис. 7. Тенденции изменения средних расходов р. Томи в июне (г. Новокузнецк).