ВНУТРЕННИЕ ВОДЫ

Введение

Внутренние воды составляют многочисленные реки, озера, болота, подземные воды, ледники, искусственные водоемы, водохранилища, пруды, каналы.

По известному выражению Воейкова, река - продукт климата своего бассейна. Внутренние воды также тесно связаны с другими компонентами природы. Территория нашей страны очень обширна, а поэтому реки России (рек длиной свыше 10 км насчитывается 420 тысяч) очень различаются по объему стока, источникам питания и режиму.

Реки России относятся к бассейнам Атлантического, Тихого и Северного Ледовитого океанов и к внутренней бессточной Арало-Каспийской области. Большинство рек России замерзают зимой, имеют смешанное, преимущественно снеговое и дождевое питание, отличаются спокойным равнинным характером течения. Именно такой рекой является Волга, самая длинная река Европы, ставшая своеобразным символом России. Близкими ей по значению являются Рейн для Германии или Сена для Франции. Но коренным отличием Волги от аналогичных рек в других странах является то, что она впадает в бессточное Каспийское море. Возможно этим также обусловлены изолированность Русского государства, обращенность в себя русской культуры, склонность к традиционному укладу жизни.

Количество воды в реке меняется в зависимости от источников питания. Колебания ее уровня создают определенный режим реки.

Реки преимущественно снегового питания отличаются резким увеличением стока и поднятием уровня воды в реке в период снеготаяния.

На большей части страны реки имеют весеннее

В северных районах снег интенсивно тает лишь в начале лета, поэтому здесь реки имеют летнее половодье.

Зимой почти все реки покрываются льдом, наступает зимняя межень.

Реки со значительной долей ледникового питания отличаются увеличением стока летом, когда происходит таяние льдов.

Реки преимущественно дождевого питания имеют паводковый режим. В отличие от половодий паводок может случиться в любое время года.

Наиболее длинные и многоводные реки впадают в Северный Ледовитый океан: Северная Двина, Печора, Обь с Иртышом, Енисей — самая полноводная река, Лена — самая длинная река, Индигирка, Колыма и др. К бассейну Тихого океана относятся Амур, Анадырь, Пенжина и др. В моря Атлантического океана несут свои воды такие крупные реки, как Дон, Кубань, Нева.

Благодаря созданию искусственных водохранилищ на многих реках стало возможно движение крупных речных судов, создание мощных ГЭС.

Взаимосвязи между климатом и внутренними водами хорошо отражает водный баланс. Он показывает соотношение осадков, испарения и стока (поверхностного и подземного). Для России в целом водный баланс может быть представлен в следующем виде: ежегодно на территорию страны выпадает 9648 км² осадков (564 мм слоя), испаряется с поверхности 5605 км² (327 мм), стекает — 4043 км² (237 мм). На долю поверхностного стока приходится 3122 км² (183 мм), подземного — 921 км² (54 мм)*. Анализ водного баланса показывает, что в целом по стране около 42% атмосферных осадков стекает с поверхности и выносится в моря и внутренние водоемы.

Однако структура водного баланса подвержена весьма существенным территориальным изменениям. Так, в бассейнах Белого и Баренцева морей, которые включают территорию от тундр до тайги, средняя годовая сумма осадков составляет 710 мм, испарение — 370 мм и сток — 340 мм (данные Государственного Гидрологического института, 1967); в бассейне Волги, сток которой формируется в основном в лесных зонах, соответственно 660 мм, 473 мм и 187 мм, а Дона, бассейн которого находится в лесостепной и степной зонах, — 600 мм, 530 мм и 70 мм. Достаточно отчетливо прослеживается широтная зональность в распределении элементов водного баланса. Например, на Восточно-Европейской равнине в тундре осадки составляют 610 мм, испарение — 310 мм, на сток остается 300 мм; в смешанных лесах соответственно — 700 мм, 495 мм и 205 мм; в степях — 500 мм, 455 мм и 45 мм; в полупустынях и пустынях — 310 мм, 300 мм и 10 мм (Коронкевич Н.И., 1990).

Структура водного баланса изменяется не только от места к месту, но и во времени, что связано с колебаниями климата, т.е. со значительной межгодовой и межсезонной изменчивостью погоды и количества осадков, а также с хозяйственной деятельностью человека. Временные изменения отражаются прежде всего на малых реках, ледниках и озерах.

Одной из составляющих водного баланса является сток — важнейший природный процесс. Посредством стока осуществляются горизонтальные связи между ПТК. На сток влияет не только климат, но и рельеф (абсолютная и относительная высота, наклон поверхности, экспозиция склона, форма рельефа), состав грунтов и почв, растительность и др. Каждый из компонентов изменяется в пространстве, поэтому и для стока характерно большое пространственное изменение в пределах России. Сток измеряется в абсолютных величинах — слой стока (в мм), модуль стока (в л/сек · км²) — либо в относительных — коэффициент стока, отражающий отношение слоя стока к осадкам.

Использование показателя "слой стока" наиболее удобно при сравнении стока с другими составляющими водного баланса, прежде всего с осадками. Наибольший сток наблюдается в горах: свыше 2000 мм в год стекает с юго-западных склонов Кавказа, более 1000 мм — в западной и центральной части Алтая, более 500 мм — в горах Урала, Саян, Сихотэ-Алиня. На равнинах сток меньше, чем в горах. Наибольший сток наблюдается на высоком и глубокорасчлененном плато Путорана (более 400 мм), наименьший — характерен для полупустынь и пустынь Прикаспия (менее 10 мм).

Для определения годового стока рек удобнее использовать другой показатель — модуль стока. Наибольший модуль стока (более 50 л/сек · км²) характерен для юго-востока Камчатки и юго-западного склона Большого Кавказа (см. "Атлас СССР", с. 112). В других горных районах модуль стока более 20 л/сек км². На равнинах модуль стока редко превышает 10 л/сек · км². Менее 0,5 л/сек · км² составляет модуль стока в Центральной Якутии, на Кулундинской и Барабинской равнинах, в северных районах Предкавказья, в полупустынях и пустынях Прикаспия и Восточного Предкавказья.

Что касается коэффициента стока, то он высок прежде всего там, где из-за низких температур или поступления влагонасыщенного воздуха мало испарение. Самый большой коэффициент стока (более 0,9) характерен для восточной части Чукотского полуострова и Корякского нагорья. На большей части территории страны изолинии коэффициента стока расположены субширотно. Менее 0,1 величина коэффициента южнее Волгограда и в Предалтайских степях, а в полупустынях и пустынях Прикаспия — менее 0,05.

Величина стока в значительной мере определяет распределение внутренних вод по территории страны. В наибольшей степени сток влияет на густоту речной сети и водность рек.

Реки

Общая характеристика. В пределах России насчитывается свыше 2,5 млн рек. Густота речной сети на равнинах достигает максимума в тайге, откуда закономерно уменьшается к северу и югу. Особенно хорошо эта закономерность прослеживается на Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнинах. Наименьшая густота речной сети (менее 0,01 км/км²) характерна для Прикаспийской низменности.

С продвижением к югу не только уменьшается густота речной сети, но и постепенно увеличивается количество временных водотоков, а число постоянных сокращается. С увеличением высоты местности (на возвышенностях, в горах) густота речной сети возрастает, достигая максимума (более 1,62 км/км²) на Кавказе.

Подавляющее большинство рек имеет длину менее 10 км. Рек длиной более 10 км насчитывается всего около 120 тыс. (примерно 5% общего числа рек). Общая протяженность их составляет 2,3 млн км. Но и среди этих рек резко доминируют так называемые малые реки, длина которых не превышает 100 км. Эти малые реки и речушки формируют около половины суммарного речного стока. Средние реки имеют длину от 101 до 500 км. Реки длиной более 501 км считаются большими. На их долю приходится около 200 рек. И лишь 47 рек России имеют длину более 1000 км. Из них 17 рек самостоятельно впадают в моря (в том числе и в Каспийское), а остальные являются притоками других больших рек.

Длина ряда рек, протекающих по территории России, измеряется тысячами километров, а площадь бассейна — миллионами квадратных километров. Из 34 крупнейших рек мира, имеющих длину более 2000 км, в России полностью или большей частью своего течения находится семь рек.

Таблица 1. Крупнейшие реки России

Самая длинная река из всех, протекающих по территории России, Обь с Иртышем (5410 км). Она же имеет и самую большую площадь бассейна, часть которого находится за пределами России. Из рек, бассейн которых полностью находится на территории России, самой длинной является Лена (4400 км). Самая многоводная река — Енисей (624 км²/год).

Реки России принадлежат бассейнам трех океанов: Северного Ледовитого, Атлантического и Тихого и области внутреннего замкнутого стока (Каспийское море). Чуть менее 2/3 территории относится к бассейну Северного Ледовитого океана (см. таблицу 2).

Таблица 2. Распределение речного стока России по бассейнам океанов*

Здесь протекают крупнейшие реки Сибири: Обь, Енисей, Лена, Оленек, Индигирка (длина 1726 км, сток 58,3 км²), Колыма — и реки Восточно-Европейской равнины: Печора (длина 1809 км, сток 130 км²), Северная Двина (соответственно 1302 км и 109 км²). Восточная окраина России (около 20% территории) принадлежит бассейну Тихого океана, где преобладают сравнительно небольшие реки. Наиболее крупными реками здесь являются Амур, половина площади бассейна которого находится за пределами России, и Анадырь (1150 км, 53 км²). Около 10% территории приходится на бассейн Каспийского моря. Основная река этого региона — Волга, являющаяся самой крупной рекой Европы. Подавляющую часть своего стока Волга собирает в северной части бассейна, лежащей в лесных зонах, ниже устья Камы приток вод незначителен. Из других рек к бассейну Каспия относятся Терек (623 км; 9,5 км²), Самур (213 км; 2,4 км²), Урал (2534 км; 12,4 км²), верхнее и среднее течение которого находится в России, где и формируется основной сток. Около 5% площади страны принадлежит бассейну Атлантического океана. В Азовское море несут свои воды Дон (1870 км; 29,5 км²) и Кубань (830 км; 13,4 км²), в Балтийское — Нева (74 км; 79,8 км²).

Водность рек определяется величиной поверхностного стока и площадью бассейна. В Северный Ледовитый океан реки выносят 2735 км² воды в год, что составляет 68% от общего речного стока России. Столь большой сток обусловлен и большой площадью бассейна, и высоким модулем стока. На бассейн Каспийского моря приходится лишь около 7% общего стока, что объясняется меньшей водностью рек в условиях более высокого испарения влаги.

Неоднородность климатических условий на территории России находит свое отражение не только в густоте речной сети, водности рек и величине годового стока, но также в источниках питания и режиме рек.

Вопросами классификации рек в связи с климатическими особенностями территории занимались А.И. Воейков, Д.Б. Зайков, М.И. Львович, П.С. Кузин и др. А.И. Воейков (1884) назвал среди источников питания рек снеговой, дождевой и ледниковый (в том числе высокогорный снеговой). М.И. Львович (1938) дополнил эти источники грунтовым, которое не было учтено А.И. Воейковым. Однако снег, дождь, лед, грунтовые воды — это лишь различные виды и состояния вод, а главным, почти единственным первичным источником речного стока являются атмосферные осадки. В природе не существует рек, имеющих лишь один источник питания. Обычно в разном соотношении участвуют несколько источников.

Для рек России характерны две отличительные особенности питания: 1) благодаря положению страны в умеренных и высоких широтах и континентальности климата, в питании рек почти повсеместно принимает участие снежный покров; 2) для большинства рек характерны три источника питания: талые снеговые, дождевые и грунтовые воды. Значительно меньшее количество рек имеет либо все четыре источника питания, либо два в различных сочетаниях (снеговое + дождевое, снеговое + грунтовое, дождевое + грунтовое).

Источник питания, который обеспечивает большую часть годового стока, считается преобладающим.

На большей части территории России в той или иной мере преобладает снеговое питание рек, что чрезвычайно характерно для районов с достаточно устойчивой снежной зимой, которая наблюдается на значительной части страны. Там, где снега выпадает мало (Забайкалье, Приамурье), либо зимы мягкие и осадки часто выпадают в виде дождей (Калининградская область), находятся реки с преобладанием дождевого питания. В горных районах со значительным современным оледенением (Кавказ, Алтай) возрастает роль ледникового питания. Рек с преобладанием грунтового питания в России очень мало. Они встречаются на Камчатке в районах распространения вулканических пород, в предгорьях Кавказа. Примером таких рек является река Авача на Камчатке, грунтовое питание которой достигает 60%.

При более детальном изучении роли отдельных источников питания в формировании полного стока рек России обнаруживается ряд особенностей их территориального изменения. При движении с севера на юг наблюдается устойчивое увеличение доли снегового питания (см. таблицу 3) при одновременном уменьшении его абсолютных размеров.

Таблица 3. Соотношение различных источников питания в годовом стоке рек

Увеличивается доля дождевого питания по направлению от центральных районов к западным и восточным (при приближении к Атлантическому и Тихому океанам). Так, в центральных районах лесной зоны дождевое питание составляет 20-30%, в бассейне Балтийского моря — 30-40%, в бассейне Охотского и Японского морей — до 60%. Увеличение дождевого питания на западе России обусловлено мягкими зимами и увеличением жидких осадков за счет твердых, а в Приморье и Приамурье — за счет летних муссонных дождей и малоснежных зим.

Происходит значительное уменьшение доли грунтового питания в районах распространения многолетней мерзлоты. В северных районах Сибири оно меньше 10%, а в тайге Восточно-Европейской равнины возрастает до 20-30%.

В горных районах доля различных источников питания меняется с высотой, что служит одним из проявлений высотной поясности. С подъемом вверх возрастает доля снегового питания. В гляциально-нивальном поясе основным источником питания рек становятся талые воды вечных снегов и ледников.

От соотношения различных источников питания зависит внутригодовое распределение стока, т.е. режим рек. Все реки нашей страны по режиму делятся на три типа: 1) реки с весенним половодьем; 2) реки с половодьем в теплую часть года; 3) реки с паводочным режимом. Рек с паводочным режимом чрезвычайно мало в России; к ним относятся реки Черноморского побережья Кавказа.

Климатические типы рек. На основе одновременного учета источников питания и режима М.И. Львович (1964, 1971) выделил климатические типы рек, или типы водного режима. Из 38 типов, выделенных для рек земного шара, на территории России встречаются 17 типов, которые могут быть обобщенно представлены пятью климатическими типами. Необходимо отметить, что все реки России имеют основной сток в теплую часть года, весной или летом. Зимой для рек характерна межень.

1. Реки преимущественно снегового питания с весенним половодьем. К этому типу относится большая часть рек России: реки Восточно-Европейской и Западно-Сибирской равнин, Среднесибирского плоскогорья и значительной территории Северо-Востока. Половодье на всех этих реках связано с таянием снегового покрова, поэтому приходится на весну — начало лета. Чем южнее, тем раньше и тем дружнее тает снег, тем раньше начинается половодье; в северных регионах, наоборот, половодье смещается на более поздние сроки и более растянуто во времени.

Для всех рек этого типа характерны контрастные сезонные колебания их стока, связанные с источниками питания. На крайнем севере Восточно-Европейской равнины, на большей части Сибири и на Северо-Востоке многоводные летние или весенние разливы рек сочетаются с крайне маловодной зимней меженью, когда реки скованы льдом и питаются исключительно грунтовыми водами, вплоть до полного прекращения стока (пересыхания) в районах многолетней мерзлоты. В южный районах распространения этого типа реки летом мелеют или даже пересыхают, несмотря на то, что на лето приходится максимум осадков. Это обусловлено значительным увеличением испарения при высоких летних температурах. Осенью при понижении температур и сокращении испарения уровень воды в реках увеличивается. На долю снегового питания в данном типе приходится 50-80% полного годового стока, а в южном Заволжье и в Прикаспийской низменности — свыше 80%. Лишь в северо-западных районах Восточно-Европейской равнины, на крайнем юге Средней Сибири, в Саянах и Туве за счет снегового питания формируется менее 50% речного стока, но объем его значительно больше, чем дождевого и подземного, т.е. снеговое питание преобладает.

2. Реки ледникового питания с половодьем в теплую часть года. К этому типу относятся реки высокогорных ледниковых районов Кавказа, Алтая, Камчатки и др. Особенно сильно таяние ледников сказывается на водном режиме рек Кавказа: Терека с притоками Баксан, Малка и др. и Кубани. Это реки преимущественно ледникового питания. Талые воды ледников и вечных снегов составляют более половины их годового стока. Черты ледникового режима этих рек сохраняются до нижнего течения. В высокогорьях Алтая, в ледниковых районах хребтов Сунтар-Хаята и Черского, Камчатки для рек характерно преобладание ледникового питания (включая и высокогорное снеговое) . Все реки данного типа имеют сток преимущественно летом, когда и происходит таяние ледников.

Реки с преобладанием дождевого питания наиболее характерны для восточных районов страны, где мала мощность снежного покрова и ведущую роль в формировании стока рек играют дождевые воды. Они представлены двумя типами.

3. Реки районов муссонного климата с высокой водностью в теплую часть года. Этот тип характерен для Приморья и Приамурья. Влияние летнего муссона на режим рек проявляется в продолжительных и высоких летних паводках, сливающихся подчас в единую волну и в маловодности рек зимой. Так как снега зимой выпадает мало, а весной он частично испаряется, минуя жидкую фазу, весеннее половодье здесь невелико. Летние паводки (вторая половина лета — начало осени) связаны с муссонными дождями, которые бывают обложными и продолжительными. Дождевое питание обеспечивает 50-80% годового стока.

4. Реки районов многолетней мерзлоты с повышенной летней водностью. В бассейнах Яны и Индигирки, в горах Забайкалья и Прибайкалья преобладание дождевого стока обусловлено крайне малым количеством зимних осадков и незначительным снежным покровом, а также скудным грунтовым питанием из-за распространения многолетней мерзлоты. В северных и высокогорных районах снег тает при одновременном питании рек дождевыми осадками. Весь сток здесь проходит в течение кратковременного лета, а в остальную часть года реки очень маловодны или сток в них иссякает. В низкогорных районах Забайкалья таяние снега происходит весной, что обусловливает некоторое повышение водности рек. Сток рек этого типа за теплый период достигает 90-95% годового.

5. Реки с преобладанием дождевого питания и паводочным режимом. Эти реки распространены лишь на Черноморском побережье, в северных предгорьях Кавказа и в Калининградской области. Мощность снежного покрова здесь невелика, поэтому нет высокого половодья. Около половины годового стока (а на Черноморском побережье более половины) формируется за счет дождей, вызывающих кратковременные, подчас высокие, паводки не только в теплый, но и в холодный период года.

Почти все реки России зимой замерзают. В конце сентября устанавливается ледовый покров на реках Таймыра. В течение октября почти все реки Сибири покрываются льдом. Лишь на юге Западной Сибири и в бассейне Ангары ледостав начинается в первой декаде ноября. Реки Восточно-Европейской равнины, Приморья и большей части Сахалина замерзают в ноябре; реки юга Камчатки, Калининградской области и Предкавказья — в декабре. Лишь горные реки Кавказа обычно не замерзают.

Вскрытие рек начинается в Предкавказье в марте. К началу апреля освобождаются ото льда реки южных и западных районов европейской части России. В мае наблюдается ледоход в северных районах Восточно-Европейской равнины и на большей части Сибири. И лишь в июне освобождаются ото льда реки крайнего севера России. Таким образом, продолжительность ледостава сокращается от 8 месяцев на севере до 2,5 месяцев в Предкавказье.

По ледовому режиму большинство рек страны относится к рекам с устойчивым ледоставом различной длительности; к рекам с неустойчивым ледоставом, наблюдающимся не ежегодно, относятся реки Калининградской области и Предкавказья; к рекам с ледовыми явлениями, но без ледостава — горные реки Кавказа и частично Алтая, на быстрых горных реках которого ледостава почти не бывает, но зимой образуется обильная шуга.

Все реки России в зависимости от рельефа их бассейна подразделяются на равнинные и горные. Для равнинных рек, текущих в широких долинах и имеющих небольшие уклоны, характерно спокойное, медленное течение, поэтому они удобны для судоходства, но относительно небогаты гидроэнергией. Кроме того, сооружение ГЭС на этих реках приводит обычно к затоплению больших площадей. Горные реки текут часто в узких ущельях, имеют большие уклоны, в их продольном профиле часто встречаются пороги и водопады. Они непригодны для судоходства, но, имея быстрое течение, обладают большими запасами гидроэнергии.

В связи с большой скоростью и энергией горных рек они обладают огромной разрушительной силой, переносят массу наносов во взвешенном и влекомом состоянии. Реки, бассейны которых сложены легкоразмываемыми песчано-глинистыми породами, имеют особенно высокую мутность. Рекордной величины (2500-4000 г/м²) она достигает у рек Дагестана (Сулак, Самур, Терек). Мутность равнинных рек мала. На реках тундр и лесных зон она составляет менее 50 г/м², к югу возрастает до 150 г/м² (лесостепь), а местами и до 500 г/м² (в степной зоне с высокой степенью распаханности и распространением лессовидных пород).

Озера

На территории России находится свыше 2 млн озер. В основном это небольшие озера с площадью водной поверхности менее 1 км². Крупных озер мало. Два озера России — Байкал и Ладожское — входят в число 18 крупнейших озер мира (площадь каждого из них более 10 000 км²), близко к ним Онежское озеро (таблица 4).

Таблица 4. Крупнейшие озера России

Самым глубоким озером мира является озеро Байкал (максимальная глубина 1637 м).

Озерность России составляет 2,1%.

По территории страны озера размещены крайне неравномерно. Есть районы, где озер много, но есть и такие, где озер почти нет (лесостепь и степь Восточно-Европейской равнины). Наиболее многочисленны озера там, где их существованию способствуют климатические условия и рельеф. Особенно большие площади озера занимают на Яно-Индигирской и Колымской низменностях, где местами озерность превышает 50%, и в Карелии, где площадь озер составляет 12-13% поверхности. Много озер и в северо-западных областях России, в Центральной Якутии, в Сургутской низине и, как это ни парадоксально звучит, в лесостепной зоне Западной Сибири.

Дело в том, что для возникновения озер необходим избыток влаги (поэтому основная масса озер находится в областях избыточного увлажнения) и наличие емкостей для воды, т.е. котловин. Там, где нет котловин, происходит заболачивание территории и избыток влаги накапливается в болотах.

Происхождение озерных котловин на просторах России весьма различно. Крупные озера имеют в основном котловины тектонического (Байкал, Телецкое и др.) или ледниково-тектонического происхождения (Ладожское, Онежское, Имандра, озера плато Путорана — Кета, Хантайское, Лама, Глубокое и др.). Для этих озер характерны обычно и большие глубины. Есть озера вулканические. Они встречаются на Камчатке и Курильских островах и приурочены к кратерам вулканов (озеро Кольцевое в кратере вулкана Креницына на острове Онекотан, озеро Бирюзовое в кратере вулкана Заварицкого на острове Симушир, озеро Курильское на Камчатке и др.). Красивейшими являются каровые озера, расположенные на днищах ледниковых каров. Они обычны в горах с ледниковым рельефом (Клухорское, Бадукские озера на Кавказе и многие другие). В горах образуются также завальные, или плотинные озера.

Моренные озера занимают понижения между моренными холмами, межморенные котловины. Они часто имеют причудливую лопастную форму (озеро Селигер на Валдайской возвышенности и др.). Таких озер насчитываются сотни и тысячи в районах последнего оледенения. Карстовые озера занимают карстовые котловины, днища которых перекрыты глинистыми породами, служащими водоупором. В районах распространения многолетней мерзлоты обильны термокарстовые озера, а при наличии лессов и лессовидных суглинков образуются суффозионно-просадочные котловины. Пойменные (старичные) озера обильны на Обской, Волго-Ахтубинской и поймах других рек. По количеству в России больше всего озер термокарстового происхождения.

Режим озер во многом зависит от того, вытекают ли из него реки. В озеро обычно несет свои воды более или менее значительное число рек и ручьев. Если из озера вытекает река, такое озеро является проточным. Подчас в районах избыточного увлажнения и большого количества озер возникают своеобразные озерно-речные системы: река начинается из озера и впадает в другое озеро, из которого, в свою очередь, вытекает река. Таким образом оказывается, что на реку нанизана цепочка озер. Особенно типичны такие системы для Карелии. Проточные озера обычно пресные, даже если они находятся в южных засушливых районах.

Если стока из озера нет, то соли, поступающие с окружающих территорий, в том числе и с речным стоком, накапливаются с нем. Такие бессточные озера могут иметь не только пресную, но и соленую воду. Соленые озера могут существовать и в северных районах, если их бассейн сложен соленосными толщами, но наиболее типичны они для южных засушливых районов. Самым крупным соленым озером в России является озеро Чаны в Западной Сибири.

Соленые озера подразделяются на солоноватые и соляные (в том случае если соленость возрастает до полного насыщения и соли начинают выпадать в осадок). Примерами соляных озер являются Баскунчак, где осаждается поваренная соль, и Кучук в Кулунде — единственное озеро в России, где идет осаждение глауберовой соли (мирабилита). Обычно в озерах Кулунды идет накопление самосадочной соды.

Водохранилища и пруды

Наряду с естественными водоемами — озерами — в нашей стране имеется много искусственных водоемов, созданных человеком — прудов и водохранилищ. Их назначение весьма различно. Одни водоемы обеспечивают водой промышленные предприятия, другие — работу гидроэлектростанций, третьи имеют транспортное или сельскохозяйственное назначение, четвертые созданы для целей рыбоводства либо для обводнения порожистых рек во время лесосплава. Многие крупные водохранилища имеют комплексное значение, но создавались они в первую очередь при строительстве ГЭС и используются для обеспечения надёжного энергоснабжения страны.

Первым в России было построено Алапаевское водохранилище (1704 г.) на среднем Урале для обеспечения водой и механической энергией завода. Вторым было водохранилище транспортного назначения — Вышневолоцкое (1719 г.).

Таблица 5. Старейшие водохранилища России (по К. К. Эдельштейну, 1998)

К концу XVIII в. на территории России (в современных ее границах) уже действовало 22 водохранилища. Бoльшая их часть — это уральские горнозаводские водохранилища (заводские пруды), созданные для сезонного регулирования стока рек. Они используются и поныне как источники промышленного и коммунального водоснабжения. Однако основная масса водохранилищ и прудов была построена за годы советской власти. Пик строительства пришелся на 60-70-е годы XX столетия.

В настоящее время в России насчитывается свыше 2200 водохранилищ и прудов с объемом каждого более 1 млн м². Их общая площадь свыше 65 тыс. км², что составляет 0,4% от общей площади страны, а общий объем — 793 км² (Эдельштейн, 1998). В основном это пруды и малые водохранилища (объемом, равным 1-10 млн м²). К числу крупных и средних (объемом не менее 10 млн м²) принадлежит 327 водохранилищ, обеспечивающих работу более 80 ГЭС. Крупных водохранилищ (объемом более 1 км²) в России всего 41 (31 — в европейской части России и 10 — в азиатской). Самым большим по площади является Куйбышевское водохранилище (6448 км²), а по объему — Братское (169 км²).

Наибольшая густота искусственных водоемов характерна для южных районов европейской части (лесостепной и степной зон), где в верховьях оврагов, балок и ручьев создана масса прудов для сельскохозяйственных целей (водопоя скота и полива сельскохозяйственных культур). В целом в европейской части страны, наиболее густо заселенной, число прудов и малых водохранилищ в 5 раз больше, чем в Сибири и на Дальнем Востоке, а число крупных и средних водохранилищ — в 3 раза больше. При этом площадь водохранилищ в азиатской части вдвое меньше, а их объем в 1,5 раза больше, чем водохранилищ Европейской России. К этому следует добавить еще около 10 тыс. прудов, имеющих объем в сотни и тысячи кубометров, также сосредоточенных в европейской части и на Урале.

Благодаря созданию искусственных водоемов озерность России возросла с 2,1 до 2,5%.

Озера и искусственные водоемы, как и реки, зимой покрываются льдом, а температура воды в них с глубиной возрастает. Летом, когда вода в озерах прогревается, в глубоких водоемах температура воды с глубиной понижается.

Болота

Болота и заболоченные земли широко распространены на равнинах в областях избыточного увлажнения и многолетней мерзлоты. Они занимают свыше 10% территории России. Болота встречаются во всех природных зонах, однако наблюдается достаточно четко выраженная зональность в степени заболоченности территории и распространении разных типов болот.

Наибольшего распространения болота достигают в тундре, лесотундре и тайге. В тундрах средняя заболоченность (по Н.Я. Кацу, 1948) составляет не менее 50% общей площади, в северной и средней части Карелии она равна 40-50%, в западно-сибирской тайге возрастает местами до 70-80% (Сургутская низина, Кондинская, Васюганье). В лесостепной зоне заболоченность резко падает, особенно на Восточно-Европейской равнине. В степной зоне, полупустыне и пустыне заболоченность крайне мала. Резкое снижение заболоченности в южных районах — следствие сухого континентального климата. Здесь болота приурочены в основном к долинам рек. В горах площади болот невелики.

В зависимости от способа питания и характера растительности болота делят на три типа: низинные, верховые и переходные. Низинные (эвтрофные) болота имеют грунтовое питание, поэтому сравнительно богаты минеральными солями. На них поселяются растения, требовательные к элементам питания — камыш, рогоз, осоки, зеленые мхи. На низинных болотах могут произрастать ольха и береза. Распространены эти болота в местах выхода грунтовых вод, по берегам озер, по поймам рек во всех природных зонах. Травяные пойменные болота в дельтах Дона, Волги, Кубани называют плавнями.

Верховые (олиготрофные) болота питаются только атмосферными осадками, которые бедны минеральными солями. Обычно это моховые болота с преобладанием сфагновых мхов. Кроме мхов, на этих болотах растут вереск, багульник, клюква, Кассандра. Встречаются болотные формы сосны, лиственницы, карликовые березки. Сфагновые мхи лучше всего произрастают при минимальной минерализации вод, поэтому наибольший прирост они дают в центральной части болота, где подток минерализованных вод отсутствует. Этим обусловлена выпуклая форма поверхности верховых болот. Наилучшие условия для развития верховых болот создаются в зоне тайги, где атмосферные осадки преобладают над испарением, а вегетационный период достаточно продолжителен, чтоб обеспечить максимальный прирост сфагнума. Верховые болота обычно расположены на междуречных пространствах.

Переходные (мезотрофные) болота занимают промежуточное положение между низинными и верховыми. Растения, обитающие на повышенных участках (на кочках, у пней) питаются за счет атмосферных осадков. В понижениях, где сохраняется связь с грунтовым водами, распространены растения низинных болот. Эти болота более типичны для северной части страны.

В болотах накапливается торф. Исключительно богаты торфом болота лесных зон. Торф верховых болот (малозольный и калорийный) используется в качестве топлива. На нем работает ряд довольно крупных электростанций (например, Шатурская в Мещере). Торф низинных болот используется как удобрение. При осушении болот на их месте образуются плодородные земли, используемые в сельском хозяйстве. В то же время болота заметно изменяют водный режим и водный баланс территорий. С увеличением степени заболоченности равномернее распределяется сток по сезонам года и убывает его средняя годовая величина, поэтому усиленное осушение болот может отрицательно сказываться на режиме малых рек.

Подземные воды

Подземные воды находятся в горных породах верхней части земной коры, насыщая пласты рыхлых пород. Обычно подземные воды представлены несколькими водоносными горизонтами, залегающими на разной глубине. Первый от поверхности постоянный водоносный горизонт называют грунтовыми водами. Грунтовые воды находятся в наиболее тесной связи со всеми остальными компонентами природы, зависят от климата и особенностей рельефа, влияют на процессы почвообразования и растительность. Прежде всего они служат источником питания рек, озер, болот.

Распространение грунтовых вод подчинено закону зональности. С севера на юг увеличивается глубина залегания грунтовых вод, повышается их температура, уменьшаются, а затем исчезают органические примеси, увеличивается минерализация и меняется состав солей.

М.П. Петров (1961) выделил четыре зоны грунтовых вод. Всю территорию, в пределах которой распространена многолетняя мерзлота, он выделил в одну зону — зону вечномерзлых ультраосновных гидрокарбонатно-кремнеземистых грунтовых вод, разделив ее на подзоны сплошной, с островами таликов и островной мерзлоты. К грунтовым водам относят надмерзлотные воды, расположенные в зоне аэрации, чаще всего выщелоченные, близкие по генезису к водам зон избыточного увлажнения. Помимо жидких атмосферных осадков, в формировании грунтовых вод здесь значительное участие принимают процессы конденсации.

К зоне пресных, очень холодных гидрокарбонатно-кольцевых и кремнеземистых грунтовых вод с большим количеством органического вещества отнесены тайга в безмерзлотных районах и зона смешанных и широколиственных лесов. Это районы с благоприятными условиями нисходящих токов и выщелачивания. Здесь осадки преобладают над испарением, наблюдаются обильные источники, принимающие участие в питании рек.

Лесостепь и степь относятся к третьей зоне — зоне пресных и слабозасоленных сульфатно-содовых, иногда хлоридных вод. Содержание органики в грунтовых водах ничтожно. Приход и расход находятся в динамическом равновесии.

И, наконец, Прикаспийская низменность с ее сухими степями, полупустынями и пустынями относится к четвертой зоне — хлоридно-сульфатных и хлоридных засоленных теплых грунтовых вод. Здесь испарение преобладает над пополнением грунтовых вод атмосферными осадками.

Для гор характерны азональные грунтовые воды, свойства и глубина залегания которых меняются на коротких расстояниях. На равнинах также встречаются азональные грунтовые воды, связанные с особенностями слагающих пород (аллювий, массивно-кристаллические, карстующиеся породы и др.) и нарушающие общую зональную картину их распределения.

Ниже грунтовых вод располагаются межпластовые, или собственно подземные воды, которые часто залегают на большой глубине. Их распространение, температура и химический состав в наибольшей степени определяются геологическим строением территории. На равнинах выделяют гидрологические артезианские бассейны (Подмосковный, Западно-Сибирский, Тунгусский и др.). В них сосредоточены пластовые или трещинно-пластовые воды, обычно заполняющие рыхлые пласты. В горных областях преобладают трещинные и пластово-трещинные воды. В областях распространения многолетней мерзлоты выделяются надмерзлотные (грунтовые), межмерзлотные и подмерзлотные подземные воды. Надмерзлотные воды зимой полностью или частично замерзают. Межмерзлотные и подмерзлотные воды протекают по трещинам среди мерзлого грунта, а иногда выходят в виде источников на поверхность. Подземные воды при замерзании здесь часто образуют наледи, гидролакколиты, ледяные ядра в торфяных буграх. По данным Г.К. Тушинского (1968), на Северо-Востоке насчитывается до 4000 наледей, в которых заключено около 25 млрд м² воды.

Подземные воды — это своеобразные полезные ископаемые. В хозяйстве используются пресные и минеральные подземные воды. Значительный практический интерес представляют термальные воды, имеющие температуру от 30 до 300°С, крупные запасы которых выявлены в Западной Сибири, на Камчатке, Кавказе и в других районах.

Многолетняя (вечная) мерзлота

Внутренние воды России представлены не только скоплениями жидкой воды, но и воды в твердом состоянии, образующей современное покровное, горное и подземное оледенение. Область подземного оледенения называют криолитозоной (термин введен в 1955 г. советским мерзлотоведом П.Ф. Швецовым; ранее для ее обозначения использовался термин "вечная мерзлота").

Криолитозона — верхний слой земной коры, характеризующийся отрицательными температурами горных пород и наличием (или возможностью существования) подземных льдов. В ее состав входят многолетнемерзлые горные породы, подземные льды и непромерзающие горизонты сильно минерализованных подземных вод.

В условиях длительной холодной зимы при относительно небольшой мощности снежного покрова горные породы теряют много тепла и промерзают на значительную глубину, превращаясь в твердую мерзлую массу. Летом они не успевают полностью оттаять, и отрицательные температуры грунта сохраняются даже на небольшой глубине в течение сотен и тысяч лет. Этому способствуют огромные запасы холода, которые накапливаются за зиму в районах с отрицательной среднегодовой температурой. Так, в Средней и Северо-Восточной Сибири сумма отрицательных температур за период залегания снежного покрова составляет -3000...-6000°С, а летом сумма активных температур составляет всего 300-2000°С.

Горные породы, длительное время (от нескольких лет до многих тысячелетий) находящиеся при температурах ниже 0°С и сцементированные замерзшей в них влагой, получили название многолетней, или вечной мерзлоты. Скопления воды в многолетнемерзлых породах образуют линзы, клинья, прослои и прожилки льда, т.е. в состав вечной мерзлоты входят и подземные льды. Содержание льда, т.е. льдистость многолетней мерзлоты может быть весьма различной. Она колеблется от нескольких процентов до 90% общего объема породы. В горных районах льда обычно бывает мало, зато на равнинах подземный лед нередко оказывается главной горной породой. Особенно много ледяных включений содержится в глинистых и суглинистых отложениях крайних северных районов Средней и Северо-Восточной Сибири (в среднем от 40-50% до 60-70%), отличающихся наиболее низкой постоянной температурой грунта.

Многолетняя мерзлота — необычное явление природы, на которое обратили внимание еще землепроходцы в XVII в. О ней упоминал в своих работах В.Н. Татищев (начало XVIII в.). Первые научные исследования мерзлоты были проведены А. Миддендорфом (середина XIX в.) во время его экспедиции на север и восток Сибири. Миддендорф впервые произвел измерения температуры мерзлого слоя в ряде пунктов, установил его мощность в северных районах, высказал предположения о происхождении мерзлоты и причинах ее широкого распространения в Сибири. Во второй половине XIX в. и начале XX в. мерзлота изучалась попутно с изыскательскими работами геологами и горными инженерами. В советские годы проводились серьезные специальные исследования многолетней мерзлоты М.И. Сумгиным, П.Ф. Швецовым, А.И. Поповым, И.Я. Барановым и многими другими учеными.

Область распространения многолетней мерзлоты в России занимает около 11 млн км², что составляет почти 65% территории страны.

Южная ее граница проходит по центральной части Кольского полуострова, пересекает Восточно-Европейскую равнину близ полярного круга, по Уралу отклоняется к югу почти до 60° с.ш., а вдоль Оби — к северу до устья Северной Сосьвы, далее проходит по южному склону Сибирских Увалов к Енисею в районе Подкаменной Тунгуски. Здесь граница круто поворачивает к югу, проходит вдоль Енисея, идет по склонам Западного Саяна, Тувы и Алтая к границе с Казахстаном. На Дальнем Востоке граница мерзлоты идет от Амура к устью Селемджи (левого притока Зеи), затем по подножию гор левобережья Амура к его устью. Мерзлота отсутствует на Сахалине и в прибрежных районах южной половины Камчатки. Пятна мерзлоты встречаются южнее границы ее распространения в горах Сихотэ-Алиня и в высокогорьях Кавказа.

В пределах этой обширной территории условия развития мерзлоты не одинаковы. Северные и северо-восточные районы Сибири, острова азиатского сектора Арктики и северный остров Новой Земли заняты сплошной низкотемпературной многолетней мерзлотой. Южная ее граница проходит через северную часть Ямала, Гыданского полуострова к Дудинке на Елисее, затем к устью Вилюя, пересекает верховья Индигирки и Колымы и выходит к побережью Берингова моря южнее Анадыря. К северу от этой линии температура слоя многолетнемерзлых пород составляет -6...-12°С, а его мощность достигает 300-600 м и более. Южнее и западнее распространена мерзлота с островами таликов (талого грунта). Температура мерзлого слоя здесь выше (-2...-6°С), а мощность уменьшается до 50-300 м. Близ юго-западной окраины области распространения мерзлоты встречаются лишь отдельные пятна (острова) мерзлоты среди талого грунта. Температура мерзлого грунта близка к 0°С, а мощность менее 25-50 м. Это — островная мерзлота.

В мерзлой толще концентрируются большие запасы воды в виде подземных льдов. Часть их образовалась одновременно с вмещающими породами (сингенетические льды), другая — при замерзании воды в ранее накопившихся толщах (эпигенетические).

На приморских низменностях от устья Хатанги до Колымы, на Новосибирских островах и на Вилюйской низменности в рыхлых отложениях распространены полигонально-жильные льды. Мощность их достигает 40-50 м, а на Большом Ляховском острове даже 70-80 м. Эти льды могут считаться "ископаемыми", так как формирование их происходило в среднечетвертичное время (в период оледенения). Жильный лед в трещинах кристаллических и метаморфических пород широко представлен в горных системах Северо-Востока и в северной части Средней Сибири. Для Западной Сибири и Печорской низменности типичны ледяные ядра торфяных бугров пучения. Ледяные интрузии — гидролакколиты (булгунняхи в Якутии) образуются в озерно-аллювиальных, делювиальных и солифлюкционных отложениях котловин Забайкалья и Северо-Востока, в Центральной Якутии и северных районах Западной Сибири.

Миграционные льды, заполняющие морозобойные трещины, распространены практически во всех районах, где встречается мерзлота.

Большая мощность многолетней мерзлоты, находки в ней хорошо сохранившихся мамонтов свидетельствуют о том, что многолетняя мерзлота — продукт весьма продолжительного накопления холода в толщах горных пород. Подавляющее большинство исследователей считает ее реликтом ледниковых эпох. Современный климат на большей части территории распространения мерзлоты лишь способствует ее сохранению, поэтому малейшее нарушение природного равновесия ведет к ее деградации. Это необходимо учитывать при хозяйственном использовании территории, в пределах которой распространена мерзлота.

Многолетняя мерзлота оказывает влияние не только на подземные воды, режим и питание рек, распространение озер и болот, но и на многие другие компоненты природы (рельеф, почвы, растительность), а также на хозяйственную деятельность человека. При разработке полезных ископаемых, прокладке дорог, строительстве, при проведении сельскохозяйственных работ необходимо тщательно изучать мерзлый грунт и не допускать его деградации.

Современное оледенение

Современные ледники занимают на территории России небольшую площадь, всего около 60 тыс. км², однако в них заключены большие запасы пресной воды. Они являются одним из источников питания рек, значение которого особенно велико в годовом стоке рек Кавказа.

Основная площадь современного оледенения (более 56 тыс. км²) находится на арктических островах (см. таблицу 7), что объясняется их положением в высоких широтах, обусловливающим формирование холодного климата.

Нижняя граница нивальной зоны опускается здесь почти до уровня моря. Оледенение сосредоточено в основном в западных и центральных районах, где выпадает больше атмосферных осадков. Для островов характерно покровное и горно-покровное (сетчатое) оледенение, представленное ледниковыми щитами и куполами с выводными ледниками. Самый обширный ледниковый покров расположен на Северном острове Новой Земли. Длина его по водоразделу составляет 413 км, а наибольшая ширина достигает 95 км (Долгушин Л.Д., Осипова Г.Б., 1989). Остров Ушакова, лежащий между Землей Франца-Иосифа и Северной Землей, представляет собой сплошной ледниковый купол, края которого обрываются к морю ледяными стенами высотой от нескольких метров до 20-30 м, а на острове Виктории, расположенном западнее Земли Франца-Иосифа, свободен ото льда лишь небольшой участок пляжа площадью около 100 м².

Таблица 6. Современное оледенение России (по Л.Д. Долгушину, Г.Б. Осиповой, 1989)

При движении к востоку все бoльшая часть островов остается свободной ото льда. Так, острова архипелага Земли Франца-Иосифа почти сплошь покрыты ледниками, на Новосибирских островах оледенение характерно лишь для самой северной группы островов Де-Лонга, а на острове Врангеля покровного оледенения нет — здесь встречаются лишь снежинки и небольшие леднички. Большинство снежно-ледовых образований представляют собой многолетние снежники с ядрами инфильтрационного льда.

Толщина ледниковых покровов арктических островов достигает 100-300 м, а запас воды в них приближается к 15 тыс. км², что почти в четыре раза больше годового стока всех рек России.

Оледенение горных областей России и по площади, и по объему льда значительно уступает покровному оледенению арктических островов. Горное оледенение характерно для наиболее высоких гор страны — Кавказа, Алтая, Камчатки, гор Северо-Востока, но встречается и в невысоких горных массивах северной части территории, где снеговая граница лежит низко (Хибины, северная часть Урала, горы Бырранга, Путорана, Хараулахские горы), а также в районе Маточкина Шара на Северном и Южном островах Новой Земли.

Многие горные ледники лежат ниже климатической снеговой границы, или "уровня 365", на котором снег сохраняется на горизонтальной подстилающей поверхности в течение всех 365 дней в году. Существование ледников ниже климатической снеговой границы становится возможным за счет концентрации больших масс снега в отрицательных формах рельефа (часто в глубоких древних карах) подветренных склонов в результате метелевого переноса и схода лавин. Разница между климатической и фактической снеговой границей измеряется обычно сотнями метров, но на Камчатке превышает 1500 м.

Площадь горного оледенения России немногим превышает 3,5 тыс. км². Наиболее широко распространены каровые, карово-долинные и долинные ледники. Большая часть ледников и площади оледенения приурочена к склонам северных румбов, что обусловлено не столько условиями снегонакопления, но и большей затененностью от солнечных лучей (инсоляционными условиями). По площади оледенения среди гор России первое место занимает Кавказ (994 км²). За ним следует Алтай (910 км²) и Камчатка (874 км²). Менее значительное оледенение характерно для Корякского нагорья, хребтов Сунтар-Хаята и Черского. Оледенение других горных районов невелико. Самыми крупными ледниками России являются ледник Богдановича (площадь 37,8 км², протяженность 17,1 км) в Ключевской группе вулканов Камчатки и ледник Безенги (площадь 36,2 км², протяженность 17,6 км) в бассейне Терека на Кавказе.

Ледники чутко реагируют на колебания климата. В XVIII — начале XIX вв. начался период общего сокращения ледников, который продолжается и поныне.

Водные ресурсы и хозяйственное значение внутренних вод

Водные ресурсы занимают одно из важнейших мест среди природных богатств России. Основной объем вод составляют их вековые запасы, заключенные в ледниках, подземных водах, озерах и водохранилищах, которые остаются неизменными на протяжении многих столетий. Большие запасы воды содержатся в озерах, среди которых особенно выделяются уникальное озеро Байкал и крупнейшее в Европе Ладожское озеро.

Однако важнейшим источником удовлетворения разнообразных потребностей человека в водных ресурсах являются не вековые запасы, а ежегодно возобновляемые поверхностные пресные воды, в существенно меньших размерах — подземные пресные воды, используемые преимущественно для коммунально-бытового и питьевого водоснабжения и частично — в промышленности (пищевой и медицинской), а также в сельском хозяйстве.

Ежегодный возобновляемый речной сток России — 4266 км², в том числе местный сток (формирующийся на территории страны) — 4043 км². Потенциальные ресурсы подземных вод России составляют 318 км²/год. Из них около половины (153 км²/год) приходится на эксплуатационные ресурсы. Разведанные запасы пресных подземных вод составляют 29 км²/год, из которых подготовлено к промышленному освоению более 20 км²/год.

По запасам доступных ресурсов пресных вод Россия занимает второе место в мире после Бразилии. Однако по удельной обеспеченности в расчете на 1 км² территории Россия занимает лишь девятое место среди десяти наиболее богатых водными ресурсами государств, немного опережая Канаду, а в расчете на одного человека находится на четвертом месте после Бразилии, Норвегии и Канады. Местный речной сток составляет в России 237 тыс. м²/год (или 7,5 л/сек) на 1 км² и 27 тыс. м²/год на одного жителя. Но это — среднее значение, а основная масса стока приходится на азиатскую часть страны. В то же время основные хозяйственно освоенные районы европейской территории испытывают недостаток в воде. Особенно остро эта проблема стоит в южных районах, где речные воды расходуются и на орошение земель (в Предкавказье, Среднем и Нижнем Поволжье). Большой дефицит воды характерен для Урала, где находятся лишь верховья рек, а потребность в воде велика. Дефицит воды в значительной мере послужил побудительным мотивом создания искусственных водоемов для накопления и перераспределения стока во времени. С целью перераспределения стока в пространстве прокладываются каналы.

Перераспределение стока важно еще и потому, что поверхностные воды используются не только как источник водных ресурсов. Большое значение имеют гидроэнергетические ресурсы рек. На Волге, Каме, Енисее, Ангаре построены каскады ГЭС. В настоящее время свыше 80 крупных ГЭС на реках России вырабатывают свыше 170 млрд кВт·ч электроэнергии в год.

Многие реки и озера используются для судоходства, а реки — для лесосплава. В годы советской власти в Европейской России построены судоходные каналы — Беломорско-Балтийский, им. Москвы, Волго-Донской, реконструирована Мариинская водная система, получившая название Волго-Балтийского канала.

Реки, озера, искусственные водоемы используются для рыбоводства и рыборазведения, для рекреационных целей. Таким образом, значение внутренних вод велико и разнообразно.