Основной целью исследования гидрологических характеристик малых рек в Верхоянском, Кобяйском и Томпонском районах Якутии является возможность использования гидроэнергии этих рек для обеспечения электроэнергией небольших сельских поселений и предприятий, имеющих сезонный характер работы, расположенных на значительном отдалении от централизованных источников энергии. В результате гидрометрических работ на реках Илин-Биллээх, Джюганьджа, ручье Безымянный (Дэсовский) получены данные по глубинам и площади водного сечения, расход воды, а также профиль гидроствора по состоянию на 26 августа, 9 сентября, 12–14 сентября 2016 г. соответственно. Гидрологический режим рек исследуемой территории изучен совершенно недостаточно. На рассматриваемых водотоках наблюдения не проводились. Реки получают питание за счет дождей, таяния снега, подземных вод, а также ледников, наледей и снежников. Основной сток проходит в течение короткого летнего периода. Летние дождевые паводки высокие, но непродолжительные. Минимальный сток приходится на зиму, когда он совсем прекращается и реки (даже крупные) промерзают до дна. Продолжительность периода промерзания, за исключением крупных рек, достигает 6–8 месяцев. Для зимнего режима рек, кроме промерзания, характерно образование многочисленных, иногда гигантских наледей и полыней.
Река Илин-Биллээх – один из многочисленных малых правых притоков р. Яны, впадает в нее на 774 км от устья. Длина реки 62 км. Площадь водосбора 630 км2 (рис. 1). На водосборе 19 озер с общей площадью зеркала 1,32 км2. Территория рассматриваемого района относится к Верхоянской горной области.
Климат резко континентальный, с суровой с продолжительной малоснежной зимой и жарким коротким летом. Температура зимой иногда опускается ниже –60 °С, а летом нередко поднимается выше +30 °С. Среднегодовая температура –11 °С. Среднегодовое количество осадков в виде дождя и снега минимальное – около 300–350 мм/год. Устойчивый снежный покров устанавливается в начале октября. Ледостав происходит в конце октября. Вскрываются реки во второй половине мая [1, c. 3].
На территории находится один из полюсов холода Верхоянск с рекордно минимальной измеренной температурой –68 °С [2]. Наиболее характерные черты климата – большая сухость воздуха, малое количество осадков, большие контрасты температур и незначительная скорость ветра.
Годовые амплитуды температур воздуха достигают по среднемесячным показателям – 63,8 °, по абсолютному минимуму и максимуму –103 °С.
Лето в межгорных котловинах довольно теплое и засушливое. Днем жарко, в отдельные дни температура достигает 35 °С, ночи прохладные или даже холодные, в течение всего лета бывают заморозки и снегопады.
Рис. 1. Карта-схема водосбора площади р. Илин-Биллээх
Продолжительность безморозного периода достигает 70–80 дней, а сумма температур более 10 °С превышает 1000 °, причем наблюдается даже небольшой период (до 15–30 дней) с суммой таких температур выше 1500 °С.
В течение лета выпадает 55–70 мм осадков, а за теплый период (апрель – октябрь) сумма их составляет около 140 мм.
Водный режим рек района характеризуется резким и стройным весенним половодьем с максимумом в середине июня, летними и осенними паводками. Летние паводки в отдельные годы превышают половодье. Летняя межень низкая по водности. Ледостав устойчивый, большой продолжительности. Реки промерзают.
Начало половодья обычно наступает во второй половине мая, а его максимум – в первой половине июня. Продолжительность половодья колеблется около 30–40 дней. Суммарные объемы половодья в среднем составляют около 80 мм, что соответствует 50 % годового стока. Максимальные модули стока на реках с площадями водосборов около 1000 км2 могут достигать около 300 л/сек. Наблюдаемые максимумы в 30–50 раз превышают величину среднего годового стока. Летне-осенний паводочный период продолжается от 60 до 100 дней.
Наибольшее количество паводков достигает 5–7 случаев в год. Модули наивысших паводков на реках с указанными площадями водосборов (1000 км2) могут доходить летом до 200 л/сек, а осенью – до 60 л/сек.
Средние модули меженного стока в межпаводочные периоды можно оценить примерно в 1 л/сек. За летне-осенний период на реках проходит около 50 % годового стока. Продолжительность ледостава примерно 8 месяцев. Почти все реки промерзают до дна.
В засушливой Верхоянской впадине реки очень маловодны. Объемы половодья не превышают здесь 10–15 мм, а годового стока – 40–50 мм. Максимальные модули половодья летних паводков на реках с площадями водосборов 500–600 км2 составляют около 100 л/сек.
Река Джюганьджа – левый приток р. Томпо, впадающего в р. Алдан. Впадает в нее на 280 км от устья, длина 41 км, площадь водосбора 204 км2. Район исследования расположен в нижнем течении рассматриваемой реки, в 3 км к северо-востоку от села Тополиное Томпонского улуса. Территория находится в среднегорье восточного Верхоянья. На местности преобладают отметки от 400 до 1000 и более метров (рис. 2). Рельеф – сильно расчлененный с остроконечными горными пиками, достигающими 1673 м (к западу от с. Тополиное) и глубоко врезающимися долинами горных рек. Мощность аллювия в долинах – небольшая. Климат холодно умеренный. Среднегодовая температура –13,5 °С.
Среднегодовая норма осадков – 284 мм [3]. Самый засушливый месяц – январь с осадками 5 мм. Большая часть осадков выпадает в июле, среднее значение – 60 мм. Дата появления снежного покрова – 26 сентября –1 октября. Устойчивый снежный покров формируется с 1 по 6 октября, разрушается с 2 по 16 мая. Высота снежного покрова в среднем по местности достигает 30–40 см [3].
Устойчивый переход температуры воздуха через 10 °С в период подъема температуры наблюдается с 2 по 21 июня; в период падения температуры – с 21 августа до 1 сентября. Продолжительность безморозного периода – от 50 до 70 дней. Первые осенние заморозки случаются в последней декаде августа [3].
Водный режим данного района характеризуется невысоким и расчлененным весенним половодьем с максимумом в середине июня, летними и осенними паводками, превышающими в отдельные годы половодье. Летняя межень высокая по водности, зимняя – низкая. Ледостав большой продолжительности.
Начало половодья на горных реках района наступает в более южных частях в первой половине мая, а в более северных – во второй половине этого месяца. Максимум половодья проходит большей частью в середине июня. Общая продолжительность его колеблется от 50 до 80 дней.
Суммарные объемы половодья, так же как и снегозапасы, увеличиваются с запада на восток от 120 до 300 мм, а объемы годового стока – от 200 до 450 мм. За время половодья стекает около 60 % годового стока.
Максимальные модули половодья на реках с площадями водосборов порядка 1000 км2 могут достигать в западной части района 500 л/сек, а в восточной – 1500 л/сек. Наблюденные максимумы в 25–50 раз превышают средний годовой сток.
Период наледно-дождевого стока продолжается от двух до трех месяцев, суммарный объем этого стока составляет в среднем около 150 мм, или примерно 35 % годового стока. В летне-осенний период проходит 5–6 паводков и лишь на отдельных реках число паводков увеличивается до 7–9 (реки Восточная Хандыга, Эбетем). Наивысшие паводочные максимумы на реках с площадями водосборов порядка 1000 км2 достигают летом 1000 л/сек, а осенью – 300 л/сек.
Средние модули летних межпаводочных периодов (наледного стока) здесь очень высокие и доходят до 6–14 л/сек; на реках с отсутствием наледного питания наблюдается низкая межень. Средние модули зимнего стока большей частью колеблются около 0,2 л/сек. В зимний период в среднем стекает около 5 % годового стока. Продолжительность зимнего (ледоставного) периода около 8 месяцев. В зависимости от местных условий одни реки ежегодно промерзают до дна, а другие промерзают лишь в отдельные годы.
Рис. 2. Карта-схема водосборной площади р. Джюганьджа
Ручей Безымянный (Дэсовский). Объект исследования – два участка речек: 1) участок безымянной речки (далее ручей Дэсовский), впадающей в р. Момыя – приток р. Яна четвертого порядка [4]; 2) участок речки Станция, впадающей в оз. Улахан-Силээн-Кюёль. Объекты удалены друг от друга на 4 км. Первый участок лежит в пределах села Себян-Кюель Кобяйского улуса, второй соответственно – в 3,6–4,0 км от села. Участки соединены проселочной автомобильной дорогой длиной 4 км и тропой в 0,5 км.
В районе исследования находятся крупные озера ледникового происхождения: оз. Улахан-Силээн-Кюель, Куччугуй Себян-Кюель, Баяндя и другие.
Участок № 1 ручья Дэсовский расположен в 200 м от устья. На правом берегу ручья расположен заросший редколесьем уступ, выше трансформирующийся в скалистый горный склон. По левому берегу – практически ровная поверхность, переходящая в пойму р. Момыя. Общая ширина долины р. Момыя и ручья Дэсовский в этом створе составляет порядка 500 м. По литологическому составу участок расположен на валунно-галечном материале с суглинисто-супесчаным и песчаным заполнителем, часто перекрытым суглинками и супесями с торфяным покровом.
В горах зимой наблюдаются сильная инверсия температуры и скапливание холодного воздуха в долинах и котловинах. Зимой погода в долинах обычно сухая, безветренная, малоснежная, тогда как в горах дуют сильные ветры, часты метели.
Лето холодное, безморозный период очень короткий (ст. Сюрен-Кюель – 38 дней) или совсем отсутствует. Наряду с дождями бывают снегопады. Годовое количество осадков составляет 286 мм (ст. Сюрен-Кюель), причем в течение теплого периода (апрель – октябрь) выпадает 264 мм, а в течение холодного – всего 22 мм. Высота снежного покрова достигает здесь 33 см.
На ручье для выполнения гидрометрических работ выбрано 2 гидроствора. На гидростворе 1 измерены 2 профиля, а также приведены глубины и площадь водного сечения гидроствора 1 и расход воды.
Участок № 2 р. Станция находится в 400 м от устья. Ручей без названия (рабочее название Станция) – приток оз.Улахан-Силян Кюель, длиной 7 км с площадью водосбора 6,9 км2. Tак же как р. Джюганьджа и руч.Дэсовский, относится к району Верхояно-Колымской складчатой области [5].
Рельеф расчлененный, участок находится в ложе V-образного ущелья с склонами из массивных скальных выступов. Ложе долины сложено валунно-галечным материалом.
Выводы
1. На реке Илин-Биллээх мощность микроГЭС может составить даже при малой воде 30–40 кВт. Перепад высот уровней воды создается спрямлением одной из многочисленных излучин в низовье р. Илин-Биллээх, но при спрямлении русла в условиях многолетней мерзлоты появятся дополнительные затраты.
2. На реке Джюганьджа можно поставить микроГЭС мощностью 40 кВт и более в зависимости от расхода воды. Исследованный гидроствор имеет очень широкую пойму, поэтому в последующем необходимо выбрать гидроствор выше по течению.
3. Руч. Станция может быть использован для выработки э/энергии на малой ГЭС только в период летних паводков и весенних наводнений.
Таким образом из рассматриваемых гидростворов наиболее приемлемой для строительства малой ГЭС является река Джюганьджа.