Онежское озеро: Вода
Просмотров: 4987
ВОДНЫЙ БАЛАНС
В обычном представлении большое озеро неизменно. Проходят годы, сменяются поколения людей, но все так же гонит свои волны Онего.
Так ли это? Что на самом деле происходит с озерными водами?
Посмотрим, как отвечает на наши вопросы современная гидрология.
Наблюдения показывают, что количество воды в Онежском озере неодинаково в разные времена года. Колебания зависят от водного баланса, то есть от соотношения количества воды, поступающей в озеро и теряемой им.
Пополняется Онего в основном водами, текущими с окружающей территории, называемой бассейном или
водосбором. Меньше воды дают озеру атмосферные осадки, выпадающие на его поверхность. Теряет воду Онего за счет стока в реку Свирь и в меньшей степени за счет испарения с водной поверхности.
Второстепенные источники прихода (поступление подземных вод, конденсация водяных паров, таяние льда) и потерь воды (фильтрация в грунт, образование льда, забор воды для водоснабжения) настолько малы по сравнению с основными, что их можно не принимать во внимание при расчетах водного баланса.
Соотношение приходной и расходной части водного баланса определяет колебания количества воды в озере, а следовательно, и его уровень.
По многолетним данным, притоки дают 72% всей поступающей воды, а 82% теряемой воды уносит вытекающая из озера река Свирь. Такое соотношение основных составляющих водного баланса характерно для районов увлажненного Северо-Запада нашей страны. Например, 85% поступающей в Ладожское озеро воды приносят его притоки, а 92% потерь воды падает на сток реки Невы. Так же складывается водный баланс Чудско-Псковского озера. Совсем другой баланс озер в засушливых районах: озера Каспий, Арал, Чаны теряют воду только на испарение, из них не вытекают реки.
В Карелии при сравнительно низких температурах воздуха большая часть дождевых и талых вод, не успев испариться, стекает в реки и по ним в озера.
Интенсивному стоку вод благоприятствует пересеченный рельеф и малопроницаемые подстилающие горные породы бассейна.
С каждого квадратного километра площади бассейна в озеро стекает в среднем около 10 л воды в секунду, то есть около 16—18 млн. м3 в год. Главную
роль в водном питании озера играют его крупные притоки Шуя, Суна и Водла.
Быстрые многоводные и порожистые карельские реки часто берут начало из озер или протекают через них. Некоторые совершают свой путь по пологим широким долинам среди моренных отложений и имеют замедленное течение.
Поэтично и образно рассказывается в одной из старинных карельских легенд о двух притоках Онежского озера — реках Суне и Шуе.
Реки эти — родные сестры, они не хотели расставаться и долго текли рядом. Суна уступила сестре более удобное и спокойное русло, а когда сильно устала, остановилась отдохнуть и уснула. Шуя, не дожидаясь ее, ушла вперед. Суна проспала ее уход, а потому и назвалась Сон-рекой. Проснувшись, бросилась она догонять сестру, не разбирая дороги. В стремительном беге Суна натыкалась на скалы, в бешенстве рвала их, стремясь вперед. Скалы не могли сдержать ее яростный порыв, и Сон-река, пробивая их, образовала по пути водопады Гирвас, Порпорог и Кивач. Наконец утомилась река, потеряла надежду догнать сестру и после Кивача потекла спокойно к озеру.
Онежское озеро — гигантское естественное водохранилище гидроэлектростанции Свирь-2, плотина которой, разрушенная во время Великой Отечественной войны, восстановлена в 1951 г. Благодаря большому объему озера сооружение плотины незначительно отразилось на его режиме.
Речной сток весьма существенно колеблется в течение года, вызывая сезонные изменения уровня Онего. Во время весеннего половодья реки стремительно несут в озеро талые и частью дождевые воды, давая около 40% годового стока. Во второй половине лета и осенью озеро пополняется стоком дождевых вод.
Зимой реки питаются только подземными водами и сток в озеро поэтому наименьший. Более равномерно распределяет свой сток по сезонам река Свирь, так как он, по принятому у гидрологов выражению, хорошо зарегулирован озером. Поступающие в озеро воды равномерно распределяются по его поверхности и дают меньший подъем уровня, чем в узком русле реки. Вода вытекает из озера в реку постепенно, и количество ее в Свири мало меняется в течение года. Весной по ней проходит 28% годового стока, летом и осенью 46, зимой 26%.
Весенний подъем уровня Онего продолжается обычно с конца апреля до конца июня и сменяется плавным спадом до октября—ноября. Затем уровень снова медленно поднимается до середины января, а во второй половине зимы начинается понижение, продолжающееся до весеннего половодья.
Такой типичный для Онеге ход уровня нередко нарушается летними й осенними дождями. Иногда подъем уровня, вызванный дождями, даже превышает весенний.
Многолетние наблюдения показали, что средняя годовая амплитуда колебаний уровня озера около 0,5 м, абсолютная же достигает 1,8—1,9 м.
ТЕРМИНА
Тепловой режим озера складывается под воздействием целого ряда факторов. Солнечная радиация является основным источником поступления тепла в верхний слой воды озера. Теряется тепло в основном при испарении воды, излучении и теплообмене с воздухом. Тепло распределяется не только в верхнем слое воды, но и по всей ее толще до самого дна. Вода отличается большой теплоемкостью, в связи с чем крупные водоемы обладают тепловой инерцией: весьма медленно нагреваются и столь же медленно охлаждаются.
Теплопроводность воды мала. Поэтому в неподвижной воде должен был бы нагреваться только самый верхний слой. Однако теплообмен между слоями воды по вертикали и между отдельными частями озера происходит как в результате различий в плотности воды, связанных с неоднородностью температуры, так и под воздействием ветра.
Поступательное (течения) и колебательное (волны, сейши) движения воды также перемешивают воды и выравнивают количество тепла и температуру. Один и тот же ветер на мелком участке может перемешать воду до дна, а на глубоком — только до определенной глубины. Сложный рельеф /(на, конфигурация берегов затрудняют обмен вод между отдельными частями озера и создают в каждой его части специфические уело-вия нагрева и охлаждения.
В озерах зоны умеренного климата, к которым относится и Онежское, наблюдаются три вида вертикального распределения температуры (прямая и обратная стратификация, гомотермия).
Прямая температурная стратификация, при которой на поверхности располагаются более теплые, а в глубинах более холодные воды, бывает летом.
В глубоких озерах ветровое перемешивание не может захватить всю водную толщу, между верхним, равномерно нагретым и перемешанным слоем и нижним, холодным лежит тонкий переходный слой, в котором температура резко меняется. Это так 'называемый слой температурного скачка.
Обратная стратификация наблюдается зимой. В этом случае относительно теплые, около 4°, воды как более плотные остаются в придонных слоях, по мере приближения к поверхности озера температура постепенно понижается.
Гомотермия — одинаковая температура воды от поверхности до дна. Такое состояние наблюдается осенью и весной — в периоды перехода от одного вида стратификации к другому. Только в мелких озерах гомотермия бывает и летом.
Прибрежные мелководья и участки, расположенные между островами, нагреваются и охлаждаются быстрее, чем открытые и глубокие центральные районы озера. Последние в таких больших озерах, как Ладожское и Онежское, в течение всего безледного периода «теплоинертны»: они медленно нагреваются и медленно охлаждаются. Весной и в первую половину лета вода
здесь значительно холоднее, в конце лета и осенью теплее, чем на мелких прибрежных участках, которые быстрее реагируют на изменение термических условий и потому могут быть названы теплоактивными.
Весной и в начале лета температура воды в центральных частях Онего ниже 4°, в то время как в прибрежных и на других мелководных участках она выше 4°. Между прибрежными и глубинными районами возникает вертикальная или слабо наклонная зона раздела, где температура равна 4°. Это такой же барьер плотности, как слой температурного скачка, разделяющий летом воды озера на термические вертикальные зоны. Он назван термическим баром или термобаром. Впервые явление термобара изучил на Ладожском, а затем и на Онежском озере научный сотрудник Лаборатории озероведения ЛГУ А. И. Тихомиров.
Термобар затрудняет обмен вод между центральными и прибрежными районами. Он возникает и осенью, в период охлаждения озера, когда на глубоких местах еще сохранился значительный запас тепла, а на мелководье он уже исчерпан.
Термобар разграничивает глубокие и мелкие участки озер не только по термическим признакам. Он влияет и на распределение вод с различными физико-химическими свойствами и на течения. Положение термобара хорошо заметно по характеру волнения и по цвету воды в зонах, которые он разделяет. Он располагается в районе глубин от 20—30 до 40—50 м. В теплоинертной зоне весной обычно бывает гомотермия или обратная стратификация, а в теплоактивной — прямая стратификация.
На западе и северо-западе озера, где значительные глубины расположены близко к берегам и термобар проходит вблизи берегов, возникает опасность, что загрязненные воды, из Кондопожской и Петрозаводской губ будут задерживаться близ населенных пунктов.
Различия в термине открытых и прибрежных районов хорошо заметны при сравнении хода температуры поверхности воды на островных и береговых водомерных постах. Весной и в первую половину лета температура у островов Василисин и Климецкий ниже, чем на береговых постах. К концу лета температура между начавшими охлаждаться прибрежными районами и открытой частью водоема выравнивается. Осенью глубоководные районы охлаждаются медленнее и более высокая температура в них сохраняется до наступления зимы. Температура поверхности воды в открытой части озера поднимается в середине и конце июня до 18—20°, а в наиболее теплые годы даже до 23—24°. В шхерном районе, в заливах и губах летом вода еще теплее (24—25°, а иногда и 26—27°). В августе резких перемен не наблюдается.
Во второй половине лета озеро начинает охлаждаться, усиливается перемешивание вод, выравнивающее температуру верхних и глубинных слоев. Этот процесс приводит к осенней гомотермии. Охлаждение, как и весеннее нагревание, проходит по-разному в открытой и прибрежной частях озера.
Зимой на озере отчетливо заметна обратная температурная стратификация.
ДВИЖЕНИЕ ВОДЫ
Не всякое изменение уровня озера связано с водным балансом. Бывают колебания уровня и при неизменном объеме воды. Они временно нарушают горизонтальное
положение водной поверхности и называются денивеляциями.
Денивеляции всегда вызваны движением воды: волнами, течениями, сгонами и нагонами, сейшами.
Все течения озера можно разделить на ветровые (дрейфовые) и градиентные, вызванные разностью плотности воды или уровня на различных участках. К градиентным относятся и стоковые течения, обусловленные впадением рек.
Скорость дрейфовых течений намного меньше скорости вызвавших их ветров. Петрозаводской гидрометеорологической обсерваторией и Онежской экспедицией Лаборатории озероведения ЛГУ проведены наблюдения за течениями с помощью специальных приборов — гидрометрических вертушек. Скорость течений обычно не превышала 5—15 см/сек. и лишь в отдельных случаях достигала 25—30 см/сек. Направление течений менялось в связи с изменением направления ветра. Полученных данных еще мало для того, чтобы составить полное представление о течениях Онего.
Дрейфовые течения, захватывая какой-то слой воды, перемещают по озеру значительные водные массы. При этом у берега, от которого дует ветер, уровень понижается — происходит сгон, а у противоположного уровень повышается — там наблюдается нагон. Таким образом, в некоторой части озера образуется перекос уровня, возникают глубинные компенсационные течения, стремящиеся восстановить равновесие.
Компенсационные течения бывают сильнее у берегов, около которых большие глубины. Они испытывают здесь меньшее трение о дно. Слабее такие течения у берегов, прилегающих к мелководьям.
Наибольшие сгонно-нагонные колебания уровня наблюдались в северных и южных районах при ветрах, дующих вдоль водоема. В южной части озера
(Вознесенье) нагон бывает при северных ветрах, а сгон — при юго-западных. На севере (Повенец) нагон возникает при южных ветрах, а сгон — при северо-западных.
Понижение уровня на 18 см при сгоне отмечено у Вознесенья и на 20 см у Повенца; поднимается уровень при нагонах соответственно на 25 и 17 см. При штормах наблюдались сгоны до 38, нагоны до 47 см (Повенецкий залив).
Сведений о градиентных течениях на Онего пока недостаточно. Можно лишь предположить, что в Онежском озере, как и в Ладожском, в котором эти течения изучены, весной и в первой половине лета существуют замкнутые системы течений, направленные против часовой стрелки, вокруг холодной центральной части озера. Летом и в начале осени эти системы течений нарушаются дрейфовыми, поздней осенью действуют и плотностные и дрейфовые течения.* Летом 1966 г. в Пове-нецком заливе скорость градиентных течений достигала 13—17 см/сек.
На Онежском озере, площадь акватории которого велика, а глубины значительны, при большой скорости ветра развивается сильное волнение. Петрозаводской гидрометеорологической обсерваторией ведутся регулярные наблюдения за волнением (с 1958 г. на островах Василисин и Климецкий, с 1964 г. в открытой части озера) с помощью волнографов.
Наблюдения 1964—1968 гг. показывают, что для открытой части водоема обычны ветровые волны высотой около 2,5 м. Максимальная высота волн, отмеченная при скорости ветра 12—13 м/сек., в октябре и ноябре 1964 г. достигала 4,3-^-4,7 м. Наиболее сильное волнение развивается осенью, в период штормовых ветров.
Если в какой-то части озера нагон, сгон или изменение атмосферного давления сказались на положении уровня воды, то как только прекратится их действие, вся водная масса придет в колебательное движение, стремясь к равновесию. Такого рода колебания, или стоячие волны, называются сейшами. Впервые в мире они были обнаружены в 1854 г. инженером Н. Стабров-ским именно на Онежском озере.
Из-за сложности очертаний котловины и рельефа дна Онежского озера период и амплитуда сейш различны. Предварительные представления о сейшах на Онего дают материалы наблюдений Лаборатории озероведения ЛГУ. Результаты наблюдений частью опубликованы. В открытом озере возможен период сейш от 1 до 13,5 часов, а в заливах и до 20—30 минут. Амплитуда сейш, как правило, не превышает 5—8 см, но нередко достигает 15—20 см.
КАЧЕСТВО ВОДЫ
Качество воды (ее пригодность для питья, бытового и промышленного использования) определяется ее составом, содержанием растворенных и взвешенных веществ. Основные показатели, позволяющие судить о качестве воды,— это химический состав, минерализация, цвет и прозрачность.
Онежское озеро отличается исключительно высоким качеством воды. По химическому составу в о -д ы озеро, как и большинство пресных озер, относится к гидрокарбонатно-кальциевым (преобладают ионы НСОз и Са). Для вод озера характерна весьма малая минерализация (30—40 мг/л в центральной части). Это наиболее пресное из крупных озер СССР. Воды лежащего вблизи Ладожского озера содержат
в среднем 56 мг/л растворенных минеральных веществ, Телецкого озера около 70 мг/л, а Байкала около 100 мг/л минеральных веществ.
Как показали исследования Т. Б. Форш-Меншутки-ной *, при небольших различиях абсолютных значений минерализации и содержания отдельных ионов в водах центральной части и прибрежных районов и заливов озера гидрохимическая неоднородность вод выражена достаточно ярко. Она обусловлена строением котловины, термической неоднородностью и различиями в составе и минерализации вод, поступающих в озеро с различных участков бассейна.
По гидрохимическим признакам выделяются воды центральной глубоководной части озера, прибрежий и Повенецкого залива. Воды центральной части, в общем соответствующие теплоинертной термической зоне, отличаются от прибрежных во все сезоны повышенной минерализацией, постоянством ионного состава, малой цветностью и малым содержанием органических веществ. Для вод западных прибрежий, пополняемых стоком крупных притоков — Шуи и Суны, характерна малая минерализация, повышенное содержание органических веществ и цветность. Теми же свойствами, но в меньшей степени отличаются воды восточного прибрежья в районе устья Водлы.
Минерализация вод в Повенецком заливе больше, а содержание органических веществ и цветность меньше, чем в центральной части озера, в связи со стоком минерализованных, но бедных органикой вод Заонежья.
Цвет и прозрачное ть воды зависят от ее состава, взвесей, планктона, особенностей вод притоков и сточных вод. В открытых местах и на наиболее глу-
боких участках губ вода Онего коричневая, а в прибрежной зоне и особенно у устьев рек темно-бурая.
Коричневый цвет придают воде гуминовые вещества, поступающие с залесенного и заболоченного бассейна и частично образующиеся в самом озере. Мерой прозрачности воды считается глуби'на, на которой перестает быть видимым белый диск диаметром 30 см, погруженный в воду в горизонтальном положении. Более совершенно измерение прозрачности с помощью спектрального фотометра. Прозрачность определяется в долях единицы с точностью до 2—3%.
В Онего прозрачность воды невелика. Ее распределение по озеру строго согласуется с расположением глубин. Больше всего она на открытых центральных участках, в глубоководном Повенецком заливе и Ли-жемской губе, где достигает (по диску) в среднем 4—6 м, иногда возрастает до 6—7 м, реже до 8—9 м, по спектрофотометру в белом свете 0,50—0,60.
В прибрежной зоне и мелководных местах прозрачность меньше (от 1—2 до 3—4 м по диску и от 0,30—0,35 до 0,50 по спектрофотометру). Невелика она и в Кузарандском и Пялемском Онего, куда несут мутные воды малые реки. В течение года прозрачность вод в центральной части озера меняется мало (до 10% в белом свете), в прибрежьях и заливах значительно (на 20—30%).
Нагоны и сгоны сильно влияют на прозрачность прибрежных вод, особенно в южных районах. При нагоне из центральной части озера прозрачность увеличивается, при стонах, когда влияние впадающих в озеро рек становится больше, уменьшается. Резко меняется цвет и прозрачность в районах сброса сточных вод. Это особенно заметно в Петрозаводской и Кондопожской губах. У западных, северо-западных и юго-западных берегов Петрозаводской губы, в районе Петрозаводска зимой прозрачность равна 1 м, а летом и осенью при нагонах озерных вод 1,5—2 м.
Онежская вода в связи с интенсивным развитием промышленности, судоходства и лесосплава катастрофически быстро загрязняется и уже сейчас загрязнение в ряде заливов и губ недопустимо велико. Не нужен химический анализ, чтобы убедиться в этом. Невооруженным глазом видно, как расползаются по поверхности воды в Петрозаводской губе сизые нефтяные круги, плавают древесные отбросы, опилки. А сколько еще невидимых биологических и химических веществ, вредных для всего живого!
В воде Петрозаводской губы (данные 1963—1964 гг.) было обнаружено от 3 до 79 мг/л нефтепродуктов при норме 0,3 мг/л, а на различных участках Повенецкого залива — от 0,1 до 7,3 мг/л. Воду в Кондопожской губе отравляет целлюлозно-бумажный комбинат. Он ежесуточно спускает в залив от 0,6 до 2 т сернистых соединений, 8,7—27,3 т сульфатов, 3—5,7 тысячи т смолистых веществ и нефтепродуктов. И хотя суточный объем сточных вод составляет только около 1 % всего объема воды в губе, ее северо-западная прибрежная часть шириной 4—5 км полностью потеряла значение питьевого источника и культурно-бытового водоема. Отсюда навсегда ушли лосось, форель, налим, судак и другие требовательные к чистоте воды рыбы. На биохимическое окисление поступающих сточных вод тратится весь кислород, содержащийся в воде в районе спуска.
Предприятия Петрозаводска нарушают элементарные требования по очистке сточных вод. Выделяемые на это средства используются далеко не полностью. В Онего спускаются десятки тонн опилок, щепы, нефть и другие вредные примеси. Объем сточных вод, поступающих в Петрозаводскую губу, за десять лет (1953— 1964) вырос в 25 раз.
Ежесуточно Кондопожский бумажный комбинат выбрасывает в озеро 14 т волокна, частиц древесной массы и целлюлозы.
Петрозаводская газета «Ленинская правда» писала, что ежегодно в Онежское озеро поступает более 86 млн. м3 загрязненной воды. А к 1980 г. количество сточных вод возрастет до 430 млн. м3.
По озеру сплавляется в плотах около 2 млн. м3 древесины. Реки, впадающие в озеро, засоряют его корой, затонувшим лесом. Судоходный участок реки Водлы от устья до Подпорожья сплошь забит затонувшей древесиной. Установлено, что 1 м3 коры при разложении поглощает кислород, растворенный в 100 м3 воды.
Загрязненные воды поступают к местам нереста сига и лосося. Чего же удивляться, что пропали ценные породы рыб?
Изучив систему течений в Петрозаводской губе, специалисты пришли к выводу, что промышленные предприятия целесообразно строить за чертой города, к северу от него.
Здесь приведены только некоторые данные химических анализов, но и они красноречиво говорят об опасности загрязнения. Большая часть акватории озера загрязняется нефтяными отходами работающих судов. Так, например, в Повенецкой губе в районе трассы Беломорско-Балтийского канала в 1966 г. содержалось 0,1—7,3 мг/л нефтепродуктов, а в стороне от трассы всего 0,04—0,09 мг/л.
стр 36 - 50
В обычном представлении большое озеро неизменно. Проходят годы, сменяются поколения людей, но все так же гонит свои волны Онего.
Так ли это? Что на самом деле происходит с озерными водами?
Посмотрим, как отвечает на наши вопросы современная гидрология.
Наблюдения показывают, что количество воды в Онежском озере неодинаково в разные времена года. Колебания зависят от водного баланса, то есть от соотношения количества воды, поступающей в озеро и теряемой им.
Пополняется Онего в основном водами, текущими с окружающей территории, называемой бассейном или
водосбором. Меньше воды дают озеру атмосферные осадки, выпадающие на его поверхность. Теряет воду Онего за счет стока в реку Свирь и в меньшей степени за счет испарения с водной поверхности.
Второстепенные источники прихода (поступление подземных вод, конденсация водяных паров, таяние льда) и потерь воды (фильтрация в грунт, образование льда, забор воды для водоснабжения) настолько малы по сравнению с основными, что их можно не принимать во внимание при расчетах водного баланса.
Соотношение приходной и расходной части водного баланса определяет колебания количества воды в озере, а следовательно, и его уровень.
По многолетним данным, притоки дают 72% всей поступающей воды, а 82% теряемой воды уносит вытекающая из озера река Свирь. Такое соотношение основных составляющих водного баланса характерно для районов увлажненного Северо-Запада нашей страны. Например, 85% поступающей в Ладожское озеро воды приносят его притоки, а 92% потерь воды падает на сток реки Невы. Так же складывается водный баланс Чудско-Псковского озера. Совсем другой баланс озер в засушливых районах: озера Каспий, Арал, Чаны теряют воду только на испарение, из них не вытекают реки.
В Карелии при сравнительно низких температурах воздуха большая часть дождевых и талых вод, не успев испариться, стекает в реки и по ним в озера.
Интенсивному стоку вод благоприятствует пересеченный рельеф и малопроницаемые подстилающие горные породы бассейна.
С каждого квадратного километра площади бассейна в озеро стекает в среднем около 10 л воды в секунду, то есть около 16—18 млн. м3 в год. Главную
роль в водном питании озера играют его крупные притоки Шуя, Суна и Водла.
Быстрые многоводные и порожистые карельские реки часто берут начало из озер или протекают через них. Некоторые совершают свой путь по пологим широким долинам среди моренных отложений и имеют замедленное течение.
Поэтично и образно рассказывается в одной из старинных карельских легенд о двух притоках Онежского озера — реках Суне и Шуе.
Реки эти — родные сестры, они не хотели расставаться и долго текли рядом. Суна уступила сестре более удобное и спокойное русло, а когда сильно устала, остановилась отдохнуть и уснула. Шуя, не дожидаясь ее, ушла вперед. Суна проспала ее уход, а потому и назвалась Сон-рекой. Проснувшись, бросилась она догонять сестру, не разбирая дороги. В стремительном беге Суна натыкалась на скалы, в бешенстве рвала их, стремясь вперед. Скалы не могли сдержать ее яростный порыв, и Сон-река, пробивая их, образовала по пути водопады Гирвас, Порпорог и Кивач. Наконец утомилась река, потеряла надежду догнать сестру и после Кивача потекла спокойно к озеру.
Онежское озеро — гигантское естественное водохранилище гидроэлектростанции Свирь-2, плотина которой, разрушенная во время Великой Отечественной войны, восстановлена в 1951 г. Благодаря большому объему озера сооружение плотины незначительно отразилось на его режиме.
Речной сток весьма существенно колеблется в течение года, вызывая сезонные изменения уровня Онего. Во время весеннего половодья реки стремительно несут в озеро талые и частью дождевые воды, давая около 40% годового стока. Во второй половине лета и осенью озеро пополняется стоком дождевых вод.
Зимой реки питаются только подземными водами и сток в озеро поэтому наименьший. Более равномерно распределяет свой сток по сезонам река Свирь, так как он, по принятому у гидрологов выражению, хорошо зарегулирован озером. Поступающие в озеро воды равномерно распределяются по его поверхности и дают меньший подъем уровня, чем в узком русле реки. Вода вытекает из озера в реку постепенно, и количество ее в Свири мало меняется в течение года. Весной по ней проходит 28% годового стока, летом и осенью 46, зимой 26%.
Весенний подъем уровня Онего продолжается обычно с конца апреля до конца июня и сменяется плавным спадом до октября—ноября. Затем уровень снова медленно поднимается до середины января, а во второй половине зимы начинается понижение, продолжающееся до весеннего половодья.
Такой типичный для Онеге ход уровня нередко нарушается летними й осенними дождями. Иногда подъем уровня, вызванный дождями, даже превышает весенний.
Многолетние наблюдения показали, что средняя годовая амплитуда колебаний уровня озера около 0,5 м, абсолютная же достигает 1,8—1,9 м.
ТЕРМИНА
Тепловой режим озера складывается под воздействием целого ряда факторов. Солнечная радиация является основным источником поступления тепла в верхний слой воды озера. Теряется тепло в основном при испарении воды, излучении и теплообмене с воздухом. Тепло распределяется не только в верхнем слое воды, но и по всей ее толще до самого дна. Вода отличается большой теплоемкостью, в связи с чем крупные водоемы обладают тепловой инерцией: весьма медленно нагреваются и столь же медленно охлаждаются.
Теплопроводность воды мала. Поэтому в неподвижной воде должен был бы нагреваться только самый верхний слой. Однако теплообмен между слоями воды по вертикали и между отдельными частями озера происходит как в результате различий в плотности воды, связанных с неоднородностью температуры, так и под воздействием ветра.
Поступательное (течения) и колебательное (волны, сейши) движения воды также перемешивают воды и выравнивают количество тепла и температуру. Один и тот же ветер на мелком участке может перемешать воду до дна, а на глубоком — только до определенной глубины. Сложный рельеф /(на, конфигурация берегов затрудняют обмен вод между отдельными частями озера и создают в каждой его части специфические уело-вия нагрева и охлаждения.
В озерах зоны умеренного климата, к которым относится и Онежское, наблюдаются три вида вертикального распределения температуры (прямая и обратная стратификация, гомотермия).
Прямая температурная стратификация, при которой на поверхности располагаются более теплые, а в глубинах более холодные воды, бывает летом.
В глубоких озерах ветровое перемешивание не может захватить всю водную толщу, между верхним, равномерно нагретым и перемешанным слоем и нижним, холодным лежит тонкий переходный слой, в котором температура резко меняется. Это так 'называемый слой температурного скачка.
Обратная стратификация наблюдается зимой. В этом случае относительно теплые, около 4°, воды как более плотные остаются в придонных слоях, по мере приближения к поверхности озера температура постепенно понижается.
Гомотермия — одинаковая температура воды от поверхности до дна. Такое состояние наблюдается осенью и весной — в периоды перехода от одного вида стратификации к другому. Только в мелких озерах гомотермия бывает и летом.
Прибрежные мелководья и участки, расположенные между островами, нагреваются и охлаждаются быстрее, чем открытые и глубокие центральные районы озера. Последние в таких больших озерах, как Ладожское и Онежское, в течение всего безледного периода «теплоинертны»: они медленно нагреваются и медленно охлаждаются. Весной и в первую половину лета вода
здесь значительно холоднее, в конце лета и осенью теплее, чем на мелких прибрежных участках, которые быстрее реагируют на изменение термических условий и потому могут быть названы теплоактивными.
Весной и в начале лета температура воды в центральных частях Онего ниже 4°, в то время как в прибрежных и на других мелководных участках она выше 4°. Между прибрежными и глубинными районами возникает вертикальная или слабо наклонная зона раздела, где температура равна 4°. Это такой же барьер плотности, как слой температурного скачка, разделяющий летом воды озера на термические вертикальные зоны. Он назван термическим баром или термобаром. Впервые явление термобара изучил на Ладожском, а затем и на Онежском озере научный сотрудник Лаборатории озероведения ЛГУ А. И. Тихомиров.
Термобар затрудняет обмен вод между центральными и прибрежными районами. Он возникает и осенью, в период охлаждения озера, когда на глубоких местах еще сохранился значительный запас тепла, а на мелководье он уже исчерпан.
Термобар разграничивает глубокие и мелкие участки озер не только по термическим признакам. Он влияет и на распределение вод с различными физико-химическими свойствами и на течения. Положение термобара хорошо заметно по характеру волнения и по цвету воды в зонах, которые он разделяет. Он располагается в районе глубин от 20—30 до 40—50 м. В теплоинертной зоне весной обычно бывает гомотермия или обратная стратификация, а в теплоактивной — прямая стратификация.
На западе и северо-западе озера, где значительные глубины расположены близко к берегам и термобар проходит вблизи берегов, возникает опасность, что загрязненные воды, из Кондопожской и Петрозаводской губ будут задерживаться близ населенных пунктов.
Различия в термине открытых и прибрежных районов хорошо заметны при сравнении хода температуры поверхности воды на островных и береговых водомерных постах. Весной и в первую половину лета температура у островов Василисин и Климецкий ниже, чем на береговых постах. К концу лета температура между начавшими охлаждаться прибрежными районами и открытой частью водоема выравнивается. Осенью глубоководные районы охлаждаются медленнее и более высокая температура в них сохраняется до наступления зимы. Температура поверхности воды в открытой части озера поднимается в середине и конце июня до 18—20°, а в наиболее теплые годы даже до 23—24°. В шхерном районе, в заливах и губах летом вода еще теплее (24—25°, а иногда и 26—27°). В августе резких перемен не наблюдается.
Во второй половине лета озеро начинает охлаждаться, усиливается перемешивание вод, выравнивающее температуру верхних и глубинных слоев. Этот процесс приводит к осенней гомотермии. Охлаждение, как и весеннее нагревание, проходит по-разному в открытой и прибрежной частях озера.
Зимой на озере отчетливо заметна обратная температурная стратификация.
ДВИЖЕНИЕ ВОДЫ
Не всякое изменение уровня озера связано с водным балансом. Бывают колебания уровня и при неизменном объеме воды. Они временно нарушают горизонтальное
положение водной поверхности и называются денивеляциями.
Денивеляции всегда вызваны движением воды: волнами, течениями, сгонами и нагонами, сейшами.
Все течения озера можно разделить на ветровые (дрейфовые) и градиентные, вызванные разностью плотности воды или уровня на различных участках. К градиентным относятся и стоковые течения, обусловленные впадением рек.
Скорость дрейфовых течений намного меньше скорости вызвавших их ветров. Петрозаводской гидрометеорологической обсерваторией и Онежской экспедицией Лаборатории озероведения ЛГУ проведены наблюдения за течениями с помощью специальных приборов — гидрометрических вертушек. Скорость течений обычно не превышала 5—15 см/сек. и лишь в отдельных случаях достигала 25—30 см/сек. Направление течений менялось в связи с изменением направления ветра. Полученных данных еще мало для того, чтобы составить полное представление о течениях Онего.
Дрейфовые течения, захватывая какой-то слой воды, перемещают по озеру значительные водные массы. При этом у берега, от которого дует ветер, уровень понижается — происходит сгон, а у противоположного уровень повышается — там наблюдается нагон. Таким образом, в некоторой части озера образуется перекос уровня, возникают глубинные компенсационные течения, стремящиеся восстановить равновесие.
Компенсационные течения бывают сильнее у берегов, около которых большие глубины. Они испытывают здесь меньшее трение о дно. Слабее такие течения у берегов, прилегающих к мелководьям.
Наибольшие сгонно-нагонные колебания уровня наблюдались в северных и южных районах при ветрах, дующих вдоль водоема. В южной части озера
(Вознесенье) нагон бывает при северных ветрах, а сгон — при юго-западных. На севере (Повенец) нагон возникает при южных ветрах, а сгон — при северо-западных.
Понижение уровня на 18 см при сгоне отмечено у Вознесенья и на 20 см у Повенца; поднимается уровень при нагонах соответственно на 25 и 17 см. При штормах наблюдались сгоны до 38, нагоны до 47 см (Повенецкий залив).
Сведений о градиентных течениях на Онего пока недостаточно. Можно лишь предположить, что в Онежском озере, как и в Ладожском, в котором эти течения изучены, весной и в первой половине лета существуют замкнутые системы течений, направленные против часовой стрелки, вокруг холодной центральной части озера. Летом и в начале осени эти системы течений нарушаются дрейфовыми, поздней осенью действуют и плотностные и дрейфовые течения.* Летом 1966 г. в Пове-нецком заливе скорость градиентных течений достигала 13—17 см/сек.
На Онежском озере, площадь акватории которого велика, а глубины значительны, при большой скорости ветра развивается сильное волнение. Петрозаводской гидрометеорологической обсерваторией ведутся регулярные наблюдения за волнением (с 1958 г. на островах Василисин и Климецкий, с 1964 г. в открытой части озера) с помощью волнографов.
Наблюдения 1964—1968 гг. показывают, что для открытой части водоема обычны ветровые волны высотой около 2,5 м. Максимальная высота волн, отмеченная при скорости ветра 12—13 м/сек., в октябре и ноябре 1964 г. достигала 4,3-^-4,7 м. Наиболее сильное волнение развивается осенью, в период штормовых ветров.
Если в какой-то части озера нагон, сгон или изменение атмосферного давления сказались на положении уровня воды, то как только прекратится их действие, вся водная масса придет в колебательное движение, стремясь к равновесию. Такого рода колебания, или стоячие волны, называются сейшами. Впервые в мире они были обнаружены в 1854 г. инженером Н. Стабров-ским именно на Онежском озере.
Из-за сложности очертаний котловины и рельефа дна Онежского озера период и амплитуда сейш различны. Предварительные представления о сейшах на Онего дают материалы наблюдений Лаборатории озероведения ЛГУ. Результаты наблюдений частью опубликованы. В открытом озере возможен период сейш от 1 до 13,5 часов, а в заливах и до 20—30 минут. Амплитуда сейш, как правило, не превышает 5—8 см, но нередко достигает 15—20 см.
КАЧЕСТВО ВОДЫ
Качество воды (ее пригодность для питья, бытового и промышленного использования) определяется ее составом, содержанием растворенных и взвешенных веществ. Основные показатели, позволяющие судить о качестве воды,— это химический состав, минерализация, цвет и прозрачность.
Онежское озеро отличается исключительно высоким качеством воды. По химическому составу в о -д ы озеро, как и большинство пресных озер, относится к гидрокарбонатно-кальциевым (преобладают ионы НСОз и Са). Для вод озера характерна весьма малая минерализация (30—40 мг/л в центральной части). Это наиболее пресное из крупных озер СССР. Воды лежащего вблизи Ладожского озера содержат
в среднем 56 мг/л растворенных минеральных веществ, Телецкого озера около 70 мг/л, а Байкала около 100 мг/л минеральных веществ.
Как показали исследования Т. Б. Форш-Меншутки-ной *, при небольших различиях абсолютных значений минерализации и содержания отдельных ионов в водах центральной части и прибрежных районов и заливов озера гидрохимическая неоднородность вод выражена достаточно ярко. Она обусловлена строением котловины, термической неоднородностью и различиями в составе и минерализации вод, поступающих в озеро с различных участков бассейна.
По гидрохимическим признакам выделяются воды центральной глубоководной части озера, прибрежий и Повенецкого залива. Воды центральной части, в общем соответствующие теплоинертной термической зоне, отличаются от прибрежных во все сезоны повышенной минерализацией, постоянством ионного состава, малой цветностью и малым содержанием органических веществ. Для вод западных прибрежий, пополняемых стоком крупных притоков — Шуи и Суны, характерна малая минерализация, повышенное содержание органических веществ и цветность. Теми же свойствами, но в меньшей степени отличаются воды восточного прибрежья в районе устья Водлы.
Минерализация вод в Повенецком заливе больше, а содержание органических веществ и цветность меньше, чем в центральной части озера, в связи со стоком минерализованных, но бедных органикой вод Заонежья.
Цвет и прозрачное ть воды зависят от ее состава, взвесей, планктона, особенностей вод притоков и сточных вод. В открытых местах и на наиболее глу-
боких участках губ вода Онего коричневая, а в прибрежной зоне и особенно у устьев рек темно-бурая.
Коричневый цвет придают воде гуминовые вещества, поступающие с залесенного и заболоченного бассейна и частично образующиеся в самом озере. Мерой прозрачности воды считается глуби'на, на которой перестает быть видимым белый диск диаметром 30 см, погруженный в воду в горизонтальном положении. Более совершенно измерение прозрачности с помощью спектрального фотометра. Прозрачность определяется в долях единицы с точностью до 2—3%.
В Онего прозрачность воды невелика. Ее распределение по озеру строго согласуется с расположением глубин. Больше всего она на открытых центральных участках, в глубоководном Повенецком заливе и Ли-жемской губе, где достигает (по диску) в среднем 4—6 м, иногда возрастает до 6—7 м, реже до 8—9 м, по спектрофотометру в белом свете 0,50—0,60.
В прибрежной зоне и мелководных местах прозрачность меньше (от 1—2 до 3—4 м по диску и от 0,30—0,35 до 0,50 по спектрофотометру). Невелика она и в Кузарандском и Пялемском Онего, куда несут мутные воды малые реки. В течение года прозрачность вод в центральной части озера меняется мало (до 10% в белом свете), в прибрежьях и заливах значительно (на 20—30%).
Нагоны и сгоны сильно влияют на прозрачность прибрежных вод, особенно в южных районах. При нагоне из центральной части озера прозрачность увеличивается, при стонах, когда влияние впадающих в озеро рек становится больше, уменьшается. Резко меняется цвет и прозрачность в районах сброса сточных вод. Это особенно заметно в Петрозаводской и Кондопожской губах. У западных, северо-западных и юго-западных берегов Петрозаводской губы, в районе Петрозаводска зимой прозрачность равна 1 м, а летом и осенью при нагонах озерных вод 1,5—2 м.
Онежская вода в связи с интенсивным развитием промышленности, судоходства и лесосплава катастрофически быстро загрязняется и уже сейчас загрязнение в ряде заливов и губ недопустимо велико. Не нужен химический анализ, чтобы убедиться в этом. Невооруженным глазом видно, как расползаются по поверхности воды в Петрозаводской губе сизые нефтяные круги, плавают древесные отбросы, опилки. А сколько еще невидимых биологических и химических веществ, вредных для всего живого!
В воде Петрозаводской губы (данные 1963—1964 гг.) было обнаружено от 3 до 79 мг/л нефтепродуктов при норме 0,3 мг/л, а на различных участках Повенецкого залива — от 0,1 до 7,3 мг/л. Воду в Кондопожской губе отравляет целлюлозно-бумажный комбинат. Он ежесуточно спускает в залив от 0,6 до 2 т сернистых соединений, 8,7—27,3 т сульфатов, 3—5,7 тысячи т смолистых веществ и нефтепродуктов. И хотя суточный объем сточных вод составляет только около 1 % всего объема воды в губе, ее северо-западная прибрежная часть шириной 4—5 км полностью потеряла значение питьевого источника и культурно-бытового водоема. Отсюда навсегда ушли лосось, форель, налим, судак и другие требовательные к чистоте воды рыбы. На биохимическое окисление поступающих сточных вод тратится весь кислород, содержащийся в воде в районе спуска.
Предприятия Петрозаводска нарушают элементарные требования по очистке сточных вод. Выделяемые на это средства используются далеко не полностью. В Онего спускаются десятки тонн опилок, щепы, нефть и другие вредные примеси. Объем сточных вод, поступающих в Петрозаводскую губу, за десять лет (1953— 1964) вырос в 25 раз.
Ежесуточно Кондопожский бумажный комбинат выбрасывает в озеро 14 т волокна, частиц древесной массы и целлюлозы.
Петрозаводская газета «Ленинская правда» писала, что ежегодно в Онежское озеро поступает более 86 млн. м3 загрязненной воды. А к 1980 г. количество сточных вод возрастет до 430 млн. м3.
По озеру сплавляется в плотах около 2 млн. м3 древесины. Реки, впадающие в озеро, засоряют его корой, затонувшим лесом. Судоходный участок реки Водлы от устья до Подпорожья сплошь забит затонувшей древесиной. Установлено, что 1 м3 коры при разложении поглощает кислород, растворенный в 100 м3 воды.
Загрязненные воды поступают к местам нереста сига и лосося. Чего же удивляться, что пропали ценные породы рыб?
Изучив систему течений в Петрозаводской губе, специалисты пришли к выводу, что промышленные предприятия целесообразно строить за чертой города, к северу от него.
Здесь приведены только некоторые данные химических анализов, но и они красноречиво говорят об опасности загрязнения. Большая часть акватории озера загрязняется нефтяными отходами работающих судов. Так, например, в Повенецкой губе в районе трассы Беломорско-Балтийского канала в 1966 г. содержалось 0,1—7,3 мг/л нефтепродуктов, а в стороне от трассы всего 0,04—0,09 мг/л.
Онего. Б.Богословский, Ю.Георгиевский
Ленинград, 1969
Ленинград, 1969
стр 36 - 50