Дельта Волги
Геологические условия | Водный режим | Рельеф | Почвенно-растительный покров | Гидробиология
Водный режим
Вступая в Прикаспийскую низменность, Волга отдает часть стока в р. Ахтубу, которая в дальнейшем сопутствует Волге, окаймляя с востока общую Волго-Ахтубинскую пойму обеих рек.
В 46 км севернее Астрахани река отделяет мощный рукав Бузан, уходящий в восточном направлении и принимающий в себя воды Ахтубы. Место его отделения и является вершиной современной дельты Волги. Район от истока Бузана до условной линии Астрахань — Красный Яр является переходным от Волго-Ахтубинской поймы к дельте. Для поймы характерны старицы и русла, наполняющиеся водой лишь в половодье, но не имеющие стока в море.
Восточная и западная границы дельты определяются пределом распространения соответственно восточных и западных ильменей, за которыми дальше простираются полупустынные и степные равнины Прикаспийской низменности. Восточные ильмени сохранили следы большей, нежели теперь, проточности. Южной границей подводной части дельты является «свал глубин», имеющий уклон дна порядка 0,25 м/км, находящийся в настоящее время в 40 —50 км от ее морского края и являющийся пределом распространения высшей водной растительности.
Ниже вершины дельты река начинает делиться на рукава длиной по 80—120 км, из которых главные: Болда, Камызяк (Кизань), Старая Волга и Бахтемир. Начало деления на рукава совпадает со вступлением реки в область распространения Бэровских бугров. Рукава дельты лавируют между холмами, дробятся на меньшие протоки и ерики и образуют массу озерно-проточных подоемов, именуемых здесь ильменями.
Дельта представляет собою обширную низменную равнину, равномерно снижающуюся к Каспию (от 3—4-метровой высоты над уровнем реки у Астрахани), с возвышающимися над нею Бэровскими буграми, пересеченную крайне сложной системой речной и озерной сети (рис. 1). Из главных рукавов дельты первое место по стоку и по судоходному значению принадлежит рукаву Бахтемнру. Он начинается в 18 км ниже Астрахани в результате деления здесь Волги на Бахтемир, направляющийся в юго-западном направлении, и Старую Волгу, уходящую на юго-восток. Судоходным выходом Бахтемира в море служит осуществленная землечерпанием, начатым с 1884 г., искусственная прорезь по предустьевому взморью — Волго-Каспийский канал. Рукав Старая Волга мелководен и до выхода в море дробится на целый ряд еще более мелких проток. Камызякский рукав начинается в 10 км ниже Астрахани отделяющейся от Волги протокой Кизань с глубинами порядка нескольких метров, резко уменьшающимися к выходу на взморье. Белинский рукав начинается в 2 км выше Астрахани истоком рукавов Кривая Болда и Прямая Болда.
Крупные рукава сохраняют значительную ширину и глубину на первых двух десятках километров своего пути от истока, а затем начинают дробиться вначале на небольшое число, а с приближением к морскому краю на столь огромное число проток, что число их устьев (не считая коротких и малых) в среднем 3 устья на 1 км края. Широкие рукава имеют обычно корытообразное, а узкие — треугольное живое сечение. В широких рукавах донный рельеф такой же, как вообще в реках, т. е. представляет собою извилистую полосу больших глубин между песчаными прибрежными побочнями; некоторым отличием от обычных рек является значительно большая вытянутость этих побочней, т. е. меньшая извилистость стрежня. С приближением к устью живое сечение этих рукавов уменьшается (вместе с уменьшением расхода воды) и принимает треугольную форму, а по выходе на взморье быстро теряет глубины, соответственно уменьшению расхода воды. Для мест разветвлений характерно переуглубление.
Малые рукава — протоки обычно весьма извилисты. Их излучины имеют П-образное угловатое очертание в плане и образованы нередко не столько развитием песчаных побочней и размывом вогнутостей, сколько причленением смежных проток (при прорывах) одновременно с отмиранием отдельных участков русел (заиливающихся, зарастающих).
Для всех рукавов характерно, с приближением к устьям, появление крутых, иногда отвесных берегов. Это — следствие врезания русел их низовьев за период падения уровня Каспия. Наконец, весьма характерной чертой многих рукавов среднего размера является наличие так называемых «зимовальных ям». Это название дано рыбаками по той причине, что в ямах, действительно, перезимовывают, погружаясь в спячку, сазан и лещ. Ямы имеют глубины порядка 6-10 м, длины 50-200 метров. Они резко увеличивают живое сечение реки и в большинстве случаев весьма постоянны по своему рельефу. Ямы имеют различное происхождение. Частично — это вымоины у вогнутых берегов, при благоприятных для размыва грунтах. Чаще — это результат сильного размыва в бороздинах перед морским краем — на спаде нагонов, при прорывах заторов и в высокие половодья.
Озера дельты называются ильменями. Они подразделяются на: 1) морские или култучные, отшнуровавшиеся от взморья, 2) межбугровые, «подстепные» (между буграми Бэра), 3) речные старицы.
Волжский сток непосредственно перед вступлением в вершину дельты распределяется различно в межень и в половодье.
Прошедший по коренному руслу сток распределяется последовательно между системами главных рукавов, причем до 30-х годов XX в. в среднем 60%, а в половодье 70% его уходило в Ахтубу, пойму, Бузан и Болду (Белинский), т. е. на юго-восток, оставляя для рукавов, идущих в юго-западном направленип (Бахтемир, Камызяк, Старая Волга), в среднем 40%, а в половодье 30% своего объема. Одновременно на этом направлении наблюдается значительное перераспределение стока по рукавам.
Рис.4. Изменения стока в западной части р. Волги за 1850-1950гг.
Из графика (рис. 4) видно, что сток Кизани почти неизменен во времени, сток Бахтемира был в течение полустолетия (1840—1914 гг.) в полтора раза меньше, чем сток Старой Волги, а за последние 25 лет сначала сравнялся с последним и затем превысил его в два раза. Анализируя данные изысканий как 1924/25 гг (Б А. Аполлов), так и 1938 г. (С. Л. Вендров), можно убедиться что в течение года Бахтемир увеличивает относительную роль своего стока вместе с уменьшением стока Волги на 5-10% от июля к декабрю и уменьшает его примерно на эту же величину к половодью. У Старой Волги, а в последнее время у Кизани наблюдается обратное соотношение. Вероятная причина этою состоит в том, что Бахтемир — наиболее глубокий и прямой путь стока от Астрахани. Поэтому при снижении уровней гидравлические сопротивления речному течению в нем растут гораздо меньше, чем в других рукавах, что и обусловливает увеличение его относительной роли. Некоторое значение, возможно, имеет и наблюдающийся в последние десятилетия (с 1914 г.) размыв Бахтемиром левобережной части русла несколько ниже истока Старой Волги. Бахтемир очень чутко отзывается на колебания стока Волги и сопутствующее им падение уровня Каспия. Так, при первом значительном снижении этого уровня на 0,74 м в период 1917 — 1925 гг. произошло уравнивание его стока со Старой Волгой, а при дальнейшем снижении уровня Каспия, в эпоху 1930 — 1950 гг., он превзошел Старую Волгу в 1,5 раза. Возможно, конечно, что это явление связано в некоторой степени и с систематическим дноуглублением на Волго-Каспийском канале, что дает лучший, чем у других рукавов, выход одной трети стока, поступающего в дамбы канала.
Гораздо сложнее получить суждение по восточной части дельты, мало освещенной гидрометрически. До падения уровня Каспия сюда направлялось в межень 60%, в половодье 70% стока Волги. Повидимому, значительный сток здесь сложился в столетия, предшествовавшие современному, когда Бузан и ряд других рукавов впадали в залив Синее Морцо. Ввиду относительно меньшей длины они имели большие уклоны, чем юго-западные рукава, и хорошо разработанные русла. По мере обмеления этого залива и удлинения рукавов, они подвергались все более сильному воздействию нагонных ветров, почти противоположных их течению. Резкое, гораздо большее, чем на западе дельты, увеличение скоростей при спаде нагонных вод создавало углубление устьевых участков, что компенсировало происходившее с удлинением рукавов уменьшение уклона и сохраняло в них значительный сток. Однако с началом уменьшения стока Волги и современным падением уровня Каспия, эти обстоятельства, благоприятствовавшие стоку на восток, изменились. Здесь больше обмелевало море благодаря возросшей эоловой заносимости с осушающихся на востоке прибрежий.
Эрозия в низовьях восточных рукавов не поспевала за их быстрым удлинением; резко возросло их дробление, повышая гидравлические сопротивления. Сток юго-восточных рукавов в последнее десятилетие получил относительное уменьшение. Эти гидрологические изменения происходили на фоне, вероятно, продолжающегося тектонического поднятия близ восточных ильменей, что за достаточно длительный период также может повлиять на снижение стока.
Средний водный сток Волги равен 255,0 км3/год, а твердый сток — 25,5 млн. тонн.
Твердый сток в дельте распределяется между главными рукавами примерно пропорционально их расходам. Среднегодовая мутность воды ниже Астрахани при норме стока составляет 70 г/м3, средняя в половодье 200 г/м3, а наибольшая 400 — 700 г/м3. На мутность вод взморья влияет вынос взвесей рек и волнение, взмучивающее грунты дна. В среднем годовом выводе мутность составляет около 50 г/м3, в половодье 100 г/м3; наибольшие значения ее около 500 г/куб, метр.
От вершины дельты до свала глубин наблюдается уменьшение содержания фракции > 0,25 мм и увеличение фракции 0,25 — 0,05 мм, которые в сумме дают 80 — 95% состава грунта и определяют средневзвешенный диаметр частиц русловых отложений в 0,15 мм (при dcp взвесей в 0,07 мм).
Падение уровня Каспия и уменьшение стока Волги сказались на отметках водного зеркала в дельтовых рукавах. Средний годовой уровень у Астрахани снизился на полметра, причем на половодье и зиму падает снижение 0,4 м, а на прочую часть года значительно большее. Морской край дельты сдвинулся на взморье на 30—40 км, причем в этой полосе «новой дельты» и сосредоточилось основное падение уровня (около 1,5 м), создав значительное повышение уклонов, рост скоростей и образование русловых бороздин.
Уклоны в крупных рукавах дельты с падением уровня моря не изменились для периодов половодий, оставаясь в среднем на значении 0,03 ‰, а для периодов меженных низких горизонтов возросли главным образом за счет уменьшения влияния нагонов.
Жизнь дельты на протяжении года тесно связана с уровнем воды.
Весна, надвигающаяся с юго-запада, вызывает таяние льда (местный термин «распаление») в рукавах и на взморье. Полуразрушенный лед частично выносится на взморье. В период высокого половодья дельта обращается почти в сплошное озеро, на котором как архипелаг островов, возвышаются бугры Бэра, а вдоль крупных рукавов тянутся, подобно аллеям, стволы полузатопленных ив. Высота половодья над средним меженным уровнем в вершине дельты около 3 м и снижается к ее морскому краю до 0,1— 0,2 м, создавая, таким образом, уклон 0,02‰. При высоких половодьях, повторяющихся примерно десять раз в столетие, эти высоты увеличиваются соответственно до 4 м в вершине и 0,4 м на морском крае. При обычных половодьях уклон поверхности воды одинаков по всей дельте, но при высоких половодьях он, будучи равен 0,04 ‰ в средней части дельты, увеличивается до 0,06—0,08‰ в ее приморской части, где поэтому резко возрастают скорости и относительно усиливается размыв русел. Дроблению рукавов от вершины к морскому краю сопутствуют уменьшение их средних глубин и общее уширение водного зеркала дельты. Так, например, в 1934 г. в день с расходом Q = 26 000 куб. м/сек, при начальной ширине реки выше Бузана b = 1—2 км и средней глубине h = 12 м, Vср=1,0 м/сек; суммарная ширина всех русел морского края составляла около 35 км (20% всей ширины дельты по морскому краю), hср = 1,1 м, Vср = 0,7 м/сек. Это — осредненные величины скоростей. На самом деле на выходных частях рукавов, проток и ериков некоторое время в половодье имеются сравнительно короткие (1—3 км) участки с еще более повышенными уклонами и скоростями, на которых и сосредоточивается эрозия.
Вместе с весенним подъемом уровня начинается заливание пойм. Вначале появляются вышедшие на дневную поверхность грунтовые воды, затем мутные воды многочисленных ериков; смыкание пойменной и речной поверхностей воды происходит почти всюду без перелива речных вод через прирусловые валы. Однако в высокие половодья такой перелив происходит. В зоне валов имеет место довольно быстрый переход от речных скоростей к пойменным. Так, если речные скорости на стрежне порядка 1 м/сек, то они уменьшаются к берегам до 0,5 м/сек и здесь быстро переходят в пойменные, порядка 0,05—0,10 м/сек. Происходящие при этом завихрения способствуют осаждению взвесей на прирусловых валах. Это же осаждение идет и на пойме, причем тем интенсивнее, чем гуще растительный покров. В тростниковой зоне осаждаются все взвеси пойменных вод, в то время как взвеси, несомые потоками в руслах, идут на взморье. С начала спада, когда уровни в протоках снизятся до гребня прирусловых валов, испарение и инфильтрация в грунт местами понижают поименные уровни ниже речных на 0,10—0,20 метра. Этот градиент уровней все более растет, что усиливает фильтрацию речных вод в водоносные подземные горизонты пойм. Зеркало грунтовых вод в конце межени устанавливается ниже дневной поверхности островов на 4 — 2 м в заливаемой северо-западной и центральной частях дельты, на 2 - 1 м в приморской зоне и на 1,5 м в зоне подстепных ильменей. За 1930-1940 гг. зеркало грунтовых вод значительно понизилось как на островах, вышедших из ежегодного затопления, так и в приморской зоне.
Влияние Каспия на водный режим устьевой области называется прежде всего в сгонно-нагонных явлениях.
Большая протяженность мелководного взморья Волги создает весьма благоприятные условия для развития значительных величин сгонно-нагонных колебаний уровенной поверхности. Линия северо-северо-восток — юго-юго-запад является нейтральной, ветры с востока от нее нагонные, а с запада сгонные; наибольшие ветровые изменения уровня происходят при ветрах, дующих по нормали к этой линии.
При нагоне вследствие неодинаковости глубин и векторов ветра на большой площади взморья его водная поверхность получает сложный, меняющийся во времени рельеф.
Б. А. Аполлов (1928) дает характеристику нагона для 1920— 1925 гг. Вначале возникает пологий водный вал, опоясывающий полукольцом берег, начиная от Каспийска. У Каспийска, таким образом, создается наибольшее повышение уровня. В это время с наветренной стороны надвигается второй пологий вал, распространяющийся в низовья дельтовых рукавов. Длительный нагон устанавливает, в конце концов, за счет водных масс, перемещаемых в нагонной волне, и подпертого стока реки почти горизонтальную поверхность от свала глубин до морского края дельты и в низовьях рукавов: при этом подъем уровня обычен в пределах 0,5—1,0 м, но доходит и до 2,4 метра. Поскольку значительные нагоны наиболее часты глубокой осенью, когда воды взморья вследствие большой солености и меньших температур имеют большую плотность, чем воды реки, то они входят в рукава дельты по дну.
При сгонах наибольшее падение уровня происходило у свала глубин (до 2,4 м); в выходных участках рукавов оно в 3—4 раза меньше; таким образом, на взморье создавалось при этом резкое увеличение уклонов водной поверхности, что вызывает усиление течений и размывы в русловых бороздинах.
Прежде нагоны сказывались на уровне немного выше Астрахани, а теперь не доходят до нее километров на 50. Это — следствие падения уровня Каспия.
И.В. Самойлов. Устья рек. М. Географгиз. 1952 г.