sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.31857/S2587556622060048sergeogr-1673Research ArticleСовременные потоки осадочного вещества в Белом море и эстуариях крупных рек его бассейнаModern Sedimentary Flush in the White Sea and Large Estuaries of Inflowing RiversДинамика взвешенного вещества и процессы седиментации в макроприливных эстуариях Мезени и КулояSuspended Sediment Dynamics and Sedimentation Processes in Macrotidal Estuaries of Mezen and KuloyДемиденкоН. А.DemidenkoN. A.

Москва

Moscow

demidenko_nikola@mail.ruИнститут океанологии имени П.П. Ширшова РАНРоссияShirshov Institute of Oceanology of RASRussian Federation202216012023866Специальный выпуск: Белое море в плейстоцене, голоцене и антропоцене1002–1022Copyright © Демиденко Н.А., 20232023Демиденко Н.А.Demidenko N.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/1673

Гидрологические и геоморфологические процессы, происходящие в макроприливных эстуариях Мезени и Кулоя, полностью подчиняются воздействию приливной волны. Основная цель изучения динамики взвешенного вещества и процессов седиментации состоит в определении речных и морских факторов, влияющих на транспорт наносов и особенностей литодинамических процессов. Экспедиционные исследования эстуариев Мезени и Кулоя, которые проведены автором в 2005−2019 гг. показали, что высокая концентрация взвешенных наносов, по сравнению с прилегающими районами реки и моря, наблюдается на участках реверсивных течений. Концентрация наносов определялась весовым методом посредством фильтрования проб, отобранных в течение приливного цикла, при одновременной регистрации гидравлических параметров водного потока. Максимальная величина сизигийных приливов в эстуарии Мезени достигает 9.8 м, в квадратуру – 5.0; в эстуарии Кулоя 10 и 4.8 м соответственно. Скорости приливных течений во время сизигии равны 2.5 м/с. Соленость воды в эстуариях Мезени и Кулоя изменяется от 3.5 до 24.0 единиц практической солености. Максимум мутности в нижней части эстуария Мезени достигает 56.3 кг/м3 в малую воду за счет концентрации взвешенных наносов в придонном горизонте. В поверхностном горизонте, даже при смене направления течения и в период стоячей воды, мелкие глинистые частицы не осаждаются на дно, а находятся во взвешенном состоянии. Мутность воды в поверхностном горизонте сохраняется в пределах 0.05–0.10 кг/м3. Увеличению мутности способствует ветровое волнение на взморье и интенсивная абразия берегов в эстуариях. Условия хозяйственного использования устьев Мезени и Кулоя зависят от приливов. Судоходство может осуществляться лишь в период полной воды и требует учета динамики фарватера. При проектировании Мезенской приливной электростанции важно знать области наибольшей седиментации в открытой и отделенной частях приливного бассейна.

эстуариигидрологический режимзона смешения водвзвешенные наносымаксимум мутностиэрозионно-аккумулятивные процессыприливные осушкиestuarieshydrological regimewater mixing zonesuspended sedimentsmaximum turbidityerosion-accumulation processestidal flatИсследование выполнено в ИО РАН в рамках темы Госзадания № FMWE-2021-0006. Аналитическая часть работы была выполнена при поддержке РФФИ (грант 20-05-00613), экспедиционная – при поддержке РНФ (грант 18-05-60021).The study of the hydrological regime was carried out within the framework of the State Assignment to the Shirshov Institute of Oceanology no. FMWE-2021-0006. Analysis of the geomorphological data was carried out with the support of the Russian Foundation for Basic Research (grant no. 20-05-00613), expedition was carried out with the support of the Russian Science Foundation (grant no. 18-05-60021).ReferencesАлексеевский Н.И. Формирование и движение речных наносов. М.: МГУ, 1998. 202 с.Alekseevskii N.I. Formirovanie i dvizhenie rechnykh nanosov [Formation and Movement of River Sediments]. Moscow: Mos. Gos. Univ., 1998. 202 p.Вихман А.М. Несколько данных о скорости течения и количестве влекомых наносов в устье р. Мезени // Изв. ЦГМБ. Вып. 5. 1925.Demidenko N.A. Formation of the maximum water turbidity in the strongly tidal Mezen and Kuloy estuaries. In Geologiya morei i okeanov: Mater. XVIII Mezhdunar. nauch. konf. (shkoly) po morskoi geologii [Geology of the Seas and Oceans: Proc. XVIII Int. Sci. Conf. (School) on Marine Geology]. Moscow: GEOS Publ., 2009, vol. 4, pp. 65–69. (In Russ.).Геоэкологическое состояние арктического побережья России и безопасность природопользования / под ред. Н.И. Алексеевского. М.: ГЕОС, 2007. 585 с.Demidenko N.A. Spatio-temporal scales of changes in the concentration of suspended matter in the tidal mouths of the rivers of the North of Russia. In Dinamika i termika rek, vodokhranilishch i pribrezhnoi zony morei [Dynamics and Thermals of Rivers, Reservoirs and the Coastal Zone of the Seas]. Moscow: Publ. RAN, 1994, vol. 2, pp. 93–94. (In Russ.).Гидрометеорологические условия шельфовой зоны морей СССР. Т. 5. Белое море. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 235 с.Demidenko N.A. Types of sediment dynamics in the tidal mouths of the rivers. Tr. GOIN, 1991, vol. 198, pp. 130– 140. (In Russ.).Гидрометеорология и гидрохимия морей СССР. Т. 2. Белое море. Вып. 1. Гидрометеорологические условия / отв. ред. Ф.С. Терзиев. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 240 с.Demidenko N.A., Zemlyanov I.V., Gorelits O.V., Mikhailov V.N. Study of hydrological and morphological processes in the estuary of the Mezen River for the design of the Mezen tidal power plant. Tr. GOIN, 2008, vol. 211, pp. 273–288. (In Russ.).Гордеев В.В. Речной сток в океан и черты его геохимии. М: Наука, 1983. 159 с.Dyer K.R. Coastal and Estuarine Sediment Dynamics. Chichester: Wiley, 1986. 342 p.Гордеев В.В. Геохимия системы река–море. М.: И.П. Матушкина И.И., 2012. 452 с.Eisma D. Flocculation and de-flocculation of suspended matter in estuaries. Netherlands. J. Sea Res., 1986, vol. 20, nos. 2–3, pp. 183–199.Горелков В.М., Григорьева Л.Н., Моносов М.Л. Трансформация полусуточного прилива в северной части Белого моря при условии строительства Мезенской ПЭС // Тр. Ленгидропроекта. 1981. № 77. С. 74–80.Estuarno-del’tovye sistemy Rossii i Kitaya: gidrologo-morfologicheskie protsessy, geomorfologiya i prognoz razvitiya [Estuarine-delta Systems of Russia and China: Hydrology-Morphological Processes, Geomorphology and Development Forecast]. Korotaev V.N., Ed. Moscow: GEOS Publ., 2007. 445 p.Демиденко Н.А. Типы движения наносов в приливных устьях рек // Тр. ГОИН. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. Вып. 198. С. 130–140.Geoekologicheskoe sostoyanie arkticheskogo poberezh’ya Rossii i bezopasnost' prirodopol’zovaniya [Geoecological State of the Arctic Coast of Russia and Safety of Nature Management]. Alekseevskii N.I., Ed. Moscow: GEOS Publ., 2007. 585 p.Демиденко Н.А. Пространственно-временные масштабы изменения концентрации взвешенного вещества в приливных устьях рек севера России // Динамика и термика рек, водохранилищ и прибрежной зоны морей (Тр. IV конференции). М.: Изд. ИВП РАН, 1994. Т. 2. С. 93–94.Gidrometeorologicheskie usloviya shel’fovoi zony morei SSSR [Hydrometeorological Conditions of the Shelf Zone of the Seas of the USSR]. Vol. 5: Beloe more [White Sea]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1989. 235 p.Демиденко Н.А., Землянов И.В., Горелиц О.В., Михайлов В.Н. Исследование гидролого-морфологических процессов в устьевой области реки Мезень для целей проектирования Мезенской приливной электростанции. М.: Тр. ГОИН, 2008. Вып. 211. С. 273–288.Gidrometeorologiya i gidrokhimiya morei SSSR [Hydrometeorology and Hydrochemistry of the seas of the USSR]. Vol. 2: Beloe more [The White Sea]. Part 1: Gidrometeorologicheskie usloviya [Hydrometeorological Conditions]. Leningrad: Gidrometeoizdat Pub.l, 1991. 240 p.Демиденко Н.А. Формирование максимума мутности воды в сильноприливных эстуариях Мезени и Кулоя // Геология морей и океанов: Материалы XVIII Междунаp. науч. конф. (школы) по морской геологии. М.: ГЕОС, 2009. Т. 4. С. 65–69.Gordeev V.V. Geokhimiya sistemy reka–more [Geochemistry of the River-Sea System]. Moscow: Matushkina Publ.. 2012. 452 p.енкович В.П. Основы учения о развитии морских берегов. М.: Изд. АН СССР, 1962. 710 с.Gordeev V.V. Rechnoi stok v okean i cherty ego geokhimii [River Flow into the Ocean and Features of its Geochemistry]. Moscow: Nauka Publ., 1983. 159 p.Лисицын А.П. Маргинальный фильтр океанов // Океанология. 1994. Т. 34. № 5. С. 735–747.Gorelkov V.M., Grigoreva L.N., Monosov M.L. Transformation of the semi-daily tide in the northern part of the White Sea under the condition of construction of the Mezenskaya PE. Tr. Lengidroproekta, 1981, vol. 77, pp. 74–80. (In Russ.).Лоция Белого моря. СПб.: ГУНиО МО, 1996. 318 с.Kirby R., Parker W.R. The distribution and behaviour of fine sediment in the Severn Estuary and Inner Bristol Channel. Can. J. Fish Aquat. Sci., 1983, vol. 40, pp. 83–95.Мак-Доуэлл Д.М., О’Конор Б.А. Гидравлика приливных устьев рек. М.: Энергоатомиздат, 1983. 312 с.Lisitzin A.P. The marginal filter of the ocean. Oceanology, 1995, vol. 34, no. 5, pp. 671–682.Медведев В.С. Вопросы динамики прибрежной зоны Мезенского залива Белого моря в связи с проектированием приливных электростанций // Геоморфология и литология береговой зоны. М.: Наука, 1971. С. 23–29.Lotsiya Belogo morya [Locies of the White Sea]. St. Petersburg: GUNiO MO. 2006. 412 p.Михайлов В.Н. Устья рек России и сопредельных стран: прошлое, настоящее и будущее. М.: ГЕОС, 1997. 413 с.McDowell D.M., O’Conor B.A. Gidravlika prilivnykh ust’ev rek [Hydraulics of Tidal Estuaries]. Moscow: Energoatomizdat Publ., 1983. 312 p.Мискевич И.В., Алабян А.М., Демиденко Н.А., Коробов В.Б., Панченко Е.Д. Гидродинамические аспекты формирования высокой мутности вод в малых приливных устьях Белого и Баренцева морей // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5. География. М.: Изд. МГУ, 2022. № 1. (В печати).Medvedev V.S. Issues of dynamics of the coastal zone of the Mezen Bay of the White Sea in connection with the design of tidal power plants. In Geomorfologiya i litologiya beregovoi zony [Geomorphology and Lithology of the Coastal Zone]. Moscow: Nauka Publ., 1971, pp. 23–29. (In Russ.).Мискевич И.В., Коробов В.Б., Мосеев Д.С. Специфика формирования маргинальных фильтров в приливных устьях малых рек арктических морей // Океанология. 2021. Т. 61. № 1. С. 141–146.Mikhailov V.N. Ust’ya rek Rossii i sopredel’nykh stran: proshloe, nastoyashchee i budushchee [Mouths of the Rivers of Russia and Neighboring Countries: Past, Present and Future]. Moscow: GEOS Publ., 1997. 413 p.Невесский Е.Н., Медведев В.С., Калиненко В.В. Белое море (Седиментогенез и история развития в голоцене). М.: Наука, 1977. 236 с.Miskevich I.V., Alabyan A.M., Demidenko N.A., Korobov V.B., Panchenko E.D. Hydrodynamic aspects of the formation of high turbidity of waters in small tidal mouths of the White and Barents Seas. Vestn. Mosk. Univ., Ser. 5: Geogr., 2022, no. 4. (In print). (In Russ.).Полонский. В.Ф., Лупачев Ю.В., Скриптунов Н.А. Гидролого-морфологические процессы в устьях рек и методы их расчета. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992. 383 с.Miskevich I.V., Korobov V.B., Moseev D.S. Specificity of the formation of marginal filters in the tidal mouths of small rivers of the Arctic seas. Okeanologiya, 2021, vol. 61, no. 1, pp. 141–146. (In Russ.).Протопопов И.Д. Несколько данных о гидрологическом режиме р. Мезени // Исследования морей СССР. Л.: ГГИ, 1932. Вып. 16. С. 87–102.Nevesskii E.N., Medvedev V.S., Kalinenko V.V. Beloe more (Sedimentogenez i istoriya razvitiya v golotsene) [White Sea (Sedimentogenesis and History of Development in the Holocene)]. Moscow: Nauka Publ., 1977. 236 p.Рейнеке М.Ф. Гидрографическое описание северных берегов России. Гидрографический департамент. СПб., 1883. Ч. 1. Белое море. Изд. 1–2. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 3. Северный край. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 662 с.Nichols M.M. Effect of fine sediment resuspension in estuaries. In Lecture Notes on Coastal and Estuarine Studies. New York: Springer, 1986, pp. 5–42.Римский-Корсаков Н.А., Коротаев В.Н., Иванов В.В., Пронин А.А., Демиденко Н.А. Гидрологический режим и литологические процессы в эстуарии Мезени // Океанология. Т. 58. № 4. 2018. С. 1–9.Officer C.B. Discussion of the turbidity maximum in partially mixed estuaries. Estuar. Coast. Mar. Sci., 1980, no. 10, pp. 239–246.Седелков В.А. К вопросу об уровнях и приливах в устьевой области р. Мезени // Сб. работ Архангельской ГМО. 1970. Вып. 7. С. 72–81.Polonskii V.F., Lupachev Y.V., Scriptunov N.A. Gidrologomorfologicheskie protsessy v ust’yakh rek i metody ikh rascheta [Hydrologo-morphological Processes in the Mouths of Rivers and Methods of their Forecast]. St. Petersburg: Gidrometeoizdat Publ., 1992. 383 p.Система Белого моря. Т. 2. Водная толща и взаимодействующие с ней атмосфера, криосфера, речной сток и биосфера / отв. ред. А.П.Лисицын. М.: Научный мир, 2012. 784 с.Postma H. Sediment transport and sedimentation in the estuarine environment. In Estuaries. Lauff H., Ed. Washington: Am. Ass. Adv. Sci., 1967, vol. 83, pp. 158–179. Protopopov I.D. Several data on the hydrological regime of the Mezen river. In Issledovanie morei SSSR [Studies of the Seas of the USSR]. Leningrad, 1932, vol. 16, pp. 87–102. (In Russ.).Усачев И.Н., Демиденко Н.А., Моносов Л.М., Моносов М.Л.,Reineke M.F. Gidrograficheskoe opisanie severnykh beregov Rossii [Hydrographic Description of the Northern Shores of Russia]. Vol. 1: Beloe more [The White Sea]. St. Petersburg, 1883, vols. 1–2. Resursy poverkhnostnykh vod SSSR [Surface Water Resources of the USSR]. Vol. 3: Severnyi krai [Northern Regions]. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ., 1972. 662 p.Лихоманов В.А., Данилов А.И., Ильчук А.Н., Карлин Л.Н. Ледовые исследования по обоснованию проектов приливных электростанций России. М.: ОАО НИИЭС. Малая энергетика. 40 лет Кисло губской ПЭС им. Л.Б. Бернштейна, 2008. № 4. С. 43–52.Rimskiy-Korsakov N.A., Korotaev V.N., Ivanov V.V., Pronin A.A., Demidenko N.A. Hydrological regime and lithologic processes in the Mezen River Estuary. Oceanology, 2018, vol. 58, no. 4, pp. 593–600. https://doi.org/10.1134/S0001437018040070Эстуарно-дельтовые системы России и Китая: гидролого-морфологические процессы, геоморфология и прогноз развития / отв. ред. В.Н. Коротаев. М.: ГЕОС, 2007. 445 с. Dyer K.R. Coastal and estuarine sediment dynamics. Chichester: Wiley, 1986. 342 p.Sakamoto W. Study on the process of river suspension from flocculation to accumulation in estuary. Bull. Ocean Res. Inst. Univ. Tokyo, 1972, no. 5, pp. 1–50.Eisma D. Flocculation and de-flocculation of suspended matter in estuaries. Netherlands // J. of Sea Res. Vol. 20. Iss. 2–3. 1986. P. 183–199.Savenije H.H.G. Salinity and Tides in Alluvial Estuaries. Delft Univ. of Technologies, 2012. 2nd ed. 163 p.Kirby R., Parker W.R. The distribution and behaviour of fine sediment in the Severn Estuary and Inner Bristol Channel // Can. J. Fish Aquat. Sci. 1983. Iss. 40. P. 83–95.Sedelkov V.A. To the question of levels and tides in the mouth of the Mezen river. Sb. Rabot Arkhangelsk. GMO, 1970, vol. 7, pp. 72–81. (In Russ.).Nichols M.M. Effect of fine sediment resuspension in Estuaries. In: Lecture Notes on Coastal and Estuarine Studies / Metha (Ed.). 1986. Vol. 14. P. 5–42. Officer C.B. Discussion of the turbidity maximum in partially mixed estuaries. Estuar // Coastal Mar. Sci. 1980. Iss. 10. P. 239–246.Sistema Belogo morya [The White Sea System]. Vol. 2: Vodnaya tolshcha i vzaimodeistvuyushchie s nei atmosfera, kriosfera, rechnoi stok i biosfera [Water Column and Interacting with it Atmosphere, Cryosphere, the River Runnof and the Biosphere]. Lisitsyn A.P., Ed. Moscow: Nauchn. Mir Publ., 2012. 784 p.Postma H. Sediment transport and sedimentation in the Estuarine environment. In: Estuaries / H. Lauff (Ed.). Washington: Am. Ass. Adv. Sci., 1967. Iss. 83. P. 158–179.Usachev I.N., Demidenko N.A., Monosov L.M., Monosov M.L., Likhomanov V.A., Danilov A.I., Il’chuk A.N., Karlin L.N. Ice research on the justifica tion of projects of tidal power plants in Russia. In Malaya energetika. 40 let Kislogubskoi PES im. L.B.Bernshteina [Small Energy. 40 years of Kislogubskaya PES named after L.B. Bernstein]. Moscow: OAO “NIIES”, 2008, vol. 4, pp. 43–52. (In Russ.).Sakamoto W. Study on the Process of river suspension from flocculation to accumulation in Estuary // Bul. of the Ocean Res. Institute Univ. of Tokyo. October 1972, Iss. 5. Tokyo, Nakano. P. 1–50.Vikhman A.M. Several data on the speed of the flow and the amount of attracted sediments at the mouth of the Mezen river. Izv. TsGMB, 1925, vol. 5. (In Russ.).Savenije H.H.G. Salinity and tides in alluvial estuaries. Delft Univ. of Technologies / 2nd completely revised edition. 2012. 163 p.Zenkovich V.P. Osnovy ucheniya o razvitii morskikh beregov [Processes of the Coastal Development]. Moscow: Akad. Nauk SSSR, 1962. 710 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.