Водные ресурсы рек и водохранилищ

Стационарные ресурсы рек на материке, т. е. единовременный средний объем воды в русловой сети, составляют 250 км³, а динамические — 8200 км³/год. Соответственно время пребывания РВМ в речных системах Северной Америки составляет в среднем 11 сут, т. е. примерно столько же, как в Европе. Большая часть стока также рассредоточена по многочисленным водосборам сравнительно коротких речных систем Тихоокеанского и Атлантического побережий Северной Америки и лишь 11% стока формируется в двух крупных речных бассейнах — Миссисипи (3,2 млн км²) и Маккензи (1,8 млн км²).

Наиболее водоносные 24 речные системы, имеющие в сумме более 40% динамических водных ресурсов континента, можно разделить на следующие пять групп:

I — со стоком 400 — 600 км³/год: Миссисипи (580), Св. Лаврентия (439);

II — со стоком 200 — 350 км³/год: Маккензи (350), Колумбия (267), Юкон (207);

III — со стоком -100 км³/год: Фрейзер (112), Грихальва с Усу;

масинтой (105);

IV — со стоком 50 —90 км³/год: Нельсон (86), Коксоак (80),.

Коппер (63), Кускоквим (58), Мобил (57), Скина (55), Сагиней (55), Ла-Гранд (54), Стикина (50);

V — со стоком 30 — 50 км³/год: Абитиби (44), Олбани (44),.

Мус (43), Сакраменто (39), Черчилл (38), Ноттавей (37), Саскуэханна (36), Насс (30).

Таким образом, четыре североамериканские реки по стоку больше наиболее водоносной в Европе Волги, причем Миссисипи крупнее ее почти в 2,5 раза. Несмотря на сооружение в ее бассейне нескольких сотен водохранилищ, на Миссисипи до сих пор нередки крупные наводнения, в которые затапливается ее очень широкая пойма в среднем и нижнем течении. При больших наводнениях обвалованная река прорывает дамбы и затапливает обширные территории. Кроме того, в речную сеть Миссисипи сбрасываются сточные воды Чикаго и многих других промышленных городов, сельскохозяйственные сточные воды. Поэтому ее водная масса не пригодна для питьевого водоснабжения и водной рекреации. К устью сток реки снижается (J.D. Milliman et al., 1995) на 15%, т. е. до 490 км³/год, где ее водная масса имеет среднюю минерализацию 285 мг/л и мутность около 430 г/м³. Таким образом, экологическое состояние крупнейшей реки США совершенно иное, чем Волги, реконструированной в каскад крупных водохранилищ с глубоким регулированием стока, исключающим наводнения и имеющим высокий потенциал самоочищения основных водных масс от загрязняющих веществ.

Озерная река Св. Лаврентия, в истоке вдвое водоносней Невы, удваивает свой сток к устью за счет преимущественно левых, зарегулированных многочисленными водохранилищами притоков — рек Оттава, Сагиней, Маникуаган и др. Поэтому в ней весь год маломинерализованная вода (140 мг/л) очень прозрачна (содержание взвеси менее 10 г/м³). Сток р. Маккензи в верхней половине водосбора также регулируется водохранилищем Виллистон и оз. Атабаска, затем оз. Большое Невольничье, ниже которого озерная водная масса снова трансформируется в речную под влиянием крупнейшего левого притока Лиард и других горных рек. К устью средняя минерализация в р. Маккензи возрастает до 210 мг/л, мутность до 300 г/м³. Водные ресурсы р. Нельсон, зарегулированной оз. Виннипег и каскадом ГЭС, пополнены переброской части стока р. Черчилл и составляют теперь 110 км³/год со средней минерализацией 280 мг/л (J.D. Milliman et al., 1995).

Реки Колумбия и Юкон, по величине стока сопоставимые с Волгой и Дунаем, имеют иной водный режим. В отличие от Волги р. Колумбия дренирует высокогорный, но вдвое меньший водосбор. Ее ущелья в среднем течении (в Канаде) и в нижнем течении (в США) превращены в каскад глубоководных гидроэнергетических водохранилищ. Они вместе с водохранилищами на ее самом крупном притоке р. Снейк полностью трансформировали водный режим и снизили мутность до 40 г/м³ при минерализации воды около 80 мг/л. По сравнению с р. Колумбия соседняя, тоже горная р. Фрейзер имеет втрое меньший водосбор, расположенный севернее. По величине стока она вдвое меньше. Режим реки не изменен столь сильно, поэтому концентрация взвеси в ее воде в 4,5 раза выше.

Юкон — арктическая река с продолжительным ледоставом и летним половодьем, напоминает по гидрологическому режиму в 1,5 раз меньшую р. Колыма. Среднегодовая минерализация юконской водной массы более 160 мг/л, а содержание взвеси менее 300 г/м³ (J. D. Milliman et al., 1995).

Самая водообильная речная система Мексики р. Грихальва вместе с притоком Усумасинта (они имеют общую заболоченную дельту на южном побережье Мексиканского залива) по стоку сопоставима с Рейном и зарегулирована каскадом из двух крупных водохранилищ — главных источников гидроэлектроэнергии в стране.

Кроме этих крупнейших рек континента большое значение в водном хозяйстве США имеет р. Колорадо, водосбор которой расположен на западных склонах Скалистых гор. В очаге формирования стока ее водоносность 23 км³/год, что в 1,5 раза меньше водных ресурсов Сырдарьи. Эта река прорезает знаменитый, 1800-метровой глубины Большой Каньон длиной 320 км в лессовом плато Колорадо на севере штата Аризона и, пересекая границу Мексики, впадает в Калифорнийский залив. В штате Техас имеется одноименная река с меньшим водосбором, стекающая с южных плато Великих равнин в Мексиканский залив.

Общее число больших водохранилищ объемом свыше 0,1 км³ на всем континенте к концу XX в. достигло 915, а суммарный запас воды в них составил 1692 км³ (А. Б. Авакян, В. Б. Яковлева, 1999). Это — максимальные техногенные водные ресурсы и число водохранилищ, созданные на одном материке. Их суммарный объем вмещает более 20% формирующегося в Северной Америке речного стока, что позволяет обеспечить сезонное его регулирование столь же глубокое, как в Европе (20%) и Африке (22%). В Азии этот показатель равен 14% объема речного стока в средний по водности год.

В Канаде эксплуатируется, преимущественно гидроэнергетикой, 154 больших водохранилища общим объемом 876 км³. Среди них водохранилище Маникуаган (объем 141,6 км³, кольцевидное, с крупным островом в центре), наибольшее североамериканское водохранилище, входящее в восьмерку крупнейших водохранилищ мира. Оно расположено в котловинах двух озер и в долине р. Маникуаган, левого притока р. Св. Лаврентия. В нижнем бьефе его гидроузла Даниель-Джонсон расположены еще два долинных водохранилища: Маник-3 (10,4 км³) и Маник-2.

Вдвое меньший объем (70,3 км³) имеет горное водохранилище Виллистон глубиной до 166 м. Оно создано в верхнем течении р. Пис — крупнейшего притока р. Невольничьей в бассейне р. Маккензи. Образующий его гидроузел Беннетт имеет ГЭС Гордон Шрам мощностью 2,4 тыс. МВт. Почти такого же объема водохранилище Ла-Гранд- 2 (61,7 км³), построенное на мерзлых грунтах в долине р. Ла-Гранд в зоне субарктической лесотундры и редколесий канадской провинции Квебек. Это водохранилище (наряду с сибирским Усть-Илимским и субэкваториальным водохранилищем Кариба) — пример закономерного естественного деэвтрофирования водохранилищной экосистемы, ее перехода из мезотрофного в олиготрофное состояние по прошествии этапа своего формирования в отсутствие антропогенного загрязнения окружающей среды. Головным водохранилищем 5-ступенчатого каскада Ла-Гранд служит Каниаписко объемом до 53,8 км³, объединившее котловины четырех озер. К востоку от него находится чрезвычайно морфологически сложное водохранилище Смолвуд объемом 32,3 км³. Оно расположено в центре полуострова Лабрадор, на водораздельном пространстве которого после сооружения нескольких гидроузлов возникла единая акватория площадью 2,8 тыс. км² с очень извилистой береговой линией, объединяющая водные ресурсы 32 затопленных озер.

В США столь крупных водохранилищ нет. Тем не менее ее справедливо называют страной плотин (W.L. Graf, 1999). Благодаря учету всех плотин высотой не менее 2 м установлено, что в стране эксплуатируется 75 тысяч прудов и водохранилищ общим объемом примерно 1300 км³. Большие водохранилища (702) имеют суммарный объем 700 км³ (для сравнения, в России таких водоемов 104, суммарный объем 839 км³). Наибольшие техногенные водные ресурсы накоплены в каскадах водохранилищ:

• • на самом длинном притоке Миссисипи р. Миссури, крупнейшие среди них Форт-Пек (23,9 км³), Сакакавеа (Гаррисон) (30,6 км³), Оахе (29,1 км³);
• • на р. Колумбия — водохранилища Арроу (8,8 км³) и Мика (24,7 км³) в Канаде и Ф. Д. Рузвельт (11,8 км³) в США;

. на р. Колорадо (Аризона) — водохранилища Пауел (33,3 км³), Мид (36,8 км³) и др.;

• • на р. Теннесси (левый приток р. Огайо в бассейне Миссисипи) — водохранилище Кентукки (7,4 км³) и еще более 30 горных водохранилищ на главной реке и ее притоках;
• • на р. Грихальва — водохранилище Ангостура, самое крупное в Мексике (18,5 км³), Нецауалькойотль (13 км³) и Чикоасен с плотиной высотой 240 м [1]. В этой стране 70 больших водохранилищ вмещают 132 км³ воды.