Хидрологията на реките Марица и Тунджа

Река Марица е най-голямата река на Балканския полуостров. Водосборът на р. Марица е гъсто населен, с високо развита индустрия и интензивно земеделие. Най-големите градове по протежението на р. Марица са гр. Пловдив, на българска територия, с население от 650 000 жители и гр. Одрин, на турска територия, с население от 231 000 жители. Най-големите притоци са реките Тунджа и Арда, които се вливат в р. Марица при Одрин.

В пределите на басейните на реките Марица и Тунджа са изградени огромен брой язовири и каскади за целите на напояването и хидроенергетиката

Климатичните и географски особености на водосборните басейни на реките Марица и Тунджа са предпоставка за възникването на специфични високи вълни: наводнения от порои, , големи сезонни разлики във валежите , силна ерозия на почвата, която намалява капацитета на язовирите заради отлагане на седименти и т.н. Унищожителната сила на климатичните явления, която се изразява в поройни дъждове, силни гръмотевични бури, интензивно снеготопене, наводнения и суши, изглежда, че се засилва в последните години.

След повече от 20 години на относително слаби наводнения през сезоните с интензивни валежи, сериозни наводнения все по-често започнаха да се появяват от края на 90те години насам. Тези години на отсъствие на големи наводнения доведоха до липса на политическа ангажираност и финансови ресурси за конструктивни и неконструктивни мерки за намаляване на наводненията и поддръжка на речното корито и брегоукрепителните съоръжения.

Морфологията на двете речни системи е донякъде сходна:

Река Марица протича между гр. Пазарджик и гр. Първомай в огромна равна низина, където разливът по време на наводнение би бил огромен ако ги нямаше дигите, които да предпазят прилежащите територии. Така или иначе, тези диги не са добре подържани извън големите градове, което всъщност в известна степен предпазва самите градове по време на наводнение от заливане. През 2005г. голямият разлив, който се формира нагоре по течението над гр. Пловдив със сигурност предпази града от преливане р. Марица в неговите граници. Надолу по течението след гр. Първомай релефът става по-хълмист и разливните тераси са по-малки чак до гръцко-турската граница, където речната долина отново се разширява и терена става равнинен.

Като става дума за р. Марица в България, двата най-рискови района са гр. Пловдив и гр. Свиленград, където хиляди хора живеят в къщи, разположени в райони, застрашени от наводнение, отвъд дигите, които могат да бъдат прехвърлени и пометени от водата.

Най-тежките наводнения през последните години се случиха през м. август по поречието на българската част от р. Марица и през м. март 2006 г. по поречието на р. Тунджа на българска територия и на р. Марица на турска територия. През ноември 2007 г. голямо наводнение засяга и българо-турската граница на р. Марица. Сателитната снимка показва наводнените райони по време на наводнението от м. март 2006 г.

Разливната тераса на р. Тунджа след с. Баня при изтичането на язовир Жребчево също е много обширна, но с отчетлив наклон към мястото на вливане на р.Мучурица.

От гр. Ямбол до гр. Елхово разливната тераса е много голяма и равна, а река Тунджа, която на други места е коригирана, е оставена свободно да криволичи из обширните залесени райони чак до гр. Елхово.

След гр. Елхово, реката отново преминава през ненаселен хълмист релеф, който ограничава водното течение в относително тесни профили до турската граница. В Турция реката отново лъкатуши в просторна и равнинна разливна тераса (въпреки, че е изградена корекция) докато достигне Одрин, където се влива в р. Марица.

Гр. Ямбол на теория е защитен от високи диги, които могат да поемат водно количество до 800 м3/с. Територията след гр. Елхово е по-слабо защитена и в някои райони може да бъде наводнена дори от водни количества под 200 м³/с.

Новите населени места в райони, изложени на риск от наводнения, са повишили социално-икономическите рискове и в двата града.

1 Исторически преглед

Следната графика на високите води по р. Марица при гр. Харманли показва, че преди 60те години стойностите на наводненията са били по-високи, отколкото след това, когато повечето язовири и водохранилища са били изградени. Периодът между 60те и 80те години се характеризира с относително голям брой наводнения, но съществува известна тенденция за понижаване на екстремалните водни количества. Все пак са регистрирани няколко високи вълни с водно количество, надхвърлящо 1200 м3/с.

След 1984 г. следва период от 14 последователни години без никакви значителни наводнения. Наводненията започват да се появяват отново след 1998 г. с пиков период през 2005, 2006 и 2007 г.

Когато говорим за р. Тунджа, имаме данни от по-кратък период . Така че не можем да правим същия анализ.

Морфологията на разливната тераса на р. Тунджа показва, че в миналото вероятно са се случили много големи наводнения по поречието на реката. Така или иначе, във всички случаи, построяването на яз. Жребчево в началото на 70-те години драматично е променило режима на реката, като е прекъснало повече от половината от водосбора към гр. Ямбол и очевидно по-пълноводната част от него.

Ограничаването на водосбора на гр. Елхово е с малко по-малко от половината.

2 Метеорологичните причини за наводненията

Обилните валежи са главната причина за наводненията. Те или идват под формата на дъжд падащ върхут влажна почва, който се стича, или идват под формата на сняг, който може в някои случаи да се разтопи бързо поради необичайно бързо затопляне.

Във всички случаи тежките валежни ситуации са свързани с образуването и развиването на средиземноморските циклони в областта на Балканския полуостров.

Най-общо казано, в басейна на р. Марица има четири вида наводнения:

• Зимни наводнения (от м. Декември до средата на м. Февруари): те най-често са причинени от един или няколко средиземноморски циклона, които се разпространяват на изток от Средиземно море, през Балканския полуостров. Такива ситуации, където главната движеща сила е динамиката на атмосферата, причиняват интензивни, повтарящи се дъждове навсякъде във водосборния басейн и се превръщат в огромни и продължителни наводнения по долното течение на р. Марица.
• Наводнения в края на зимата и началото на пролетта: техният произход е същият като на горния вид наводнения, но придружен от внезапно затопляне на въздуха, главно свързано с големи полярни фронтални вълни, причиняващи меридианна циркулация. Те често се влошават от ефекта на снеготопенето, породено от скоростното адвективно затопляне над земната повърхност, покрита с относително дебела и свежа снежна покривка до сравнително ниска надморска височина.
• Наводнения през пролетта и в началото на лятото (и по-късно през лятото, ако то е дъждовно): това е конвективния валеж по студените фронтове от бавно движещи се циклони (на изток), отново подхранвани от почвената влажност; този тип валежи ще засегне горните поречия и на двете реки – Тунджа и Марица, и може да бъде причината за големи наводнения от порои в тези райони. Тук конвекцията е главната движеща сила при образуването на валежите.
• Наводнения през есента: те са предизвикани от бавно движещи се циклони, чиито централни части следват бреговта зона на Балканския полустров, а най-накрая се преместват към Черно море. Конвективните валежи са подхранвани от топлата морска вода на Средиземно море, а после и от тези на Черно море. Валежите предимно засягат долните течения на реките Марица и Тунджа.

2.1 Сезонност на наводненията

Следващите графики показват месечното кумулативно проявление на наводнения по реките Марица и Тунджа. Взети са под внимание само годишните максимални стойности. Годишното разпределение показва, че зимните наводнения (пред студения сезон, с или без топене на снеговете) преобладават пред конвективните наводнения, при средните и големи наводнения.

Нека все пак отбележим, че най-силните наводнения през последните осем години са нетипични. Най-тежките наводнения бяха през м. Август, 2005г. (в горната част на р. Марица) и през м. Ноември 2007г. (долното течение на р. Марица и Турция) – през тези месеци никога преди не е имало големи наводнения.

Един от въпросите, които могат да възникнат от последните събития е, че климатичните промени въздействат върху интензивността и сезонния характер на наводненията

2.2 Честота на наводненията

Проведени са редица статистически анализи на отчетените от хидро-метеорологичните станции данни за валежите и водните количества. Данните бяха предоставени за нуждите на проекта главно от НИМХ.

Анализът е направен с цел да се установяване на връзката между наблюдаваните резултати и статитистически закони, посочващи възможността за подобни екстремни хидрологични явления.

Тук са изобразени кривите на разпределение на функциите за превишение на вероятностите по различни закони на разпределение получени с помощта на специализиран софтуер.

Вероятност за наводняване на р.Марица
Вероятност за наводняване на р.Тунджа

Грубо погледнато, резултатите от статистическите изследвания бяха анализирани повторно впоследствие, за да се съгласуват показателите отчетени от различните станции, чиито стойности отразяват физическите процеси и състоянието на различните притоци, върху които също се извърши подобен анализ. По-конкретно, поправени са няки несъответствия в данните за водните количества, вероятно дължащи се на отклонения в показателите на кривите в диаграмата, и по този начин е взето под внимание и влиянието на водните хранилища върху режима на оттока.

Големият брой водоханилища изградени в този водосбор е довел до промяна в статистическите показатели за наводненията през последните години, тъй като се води че най-честите наводнения са до голяма степен овладяни благодарение на споменатите водни резервен капацитет, който има възможност да ретензира високите води.

Така или иначе този вид ретензиране на водата, променяща статистиката на наводненията до определена честота на проявление, няма да има същия ефект при най-големите наводнения( с период на повторяемост от над 100 години), тъй като по-голямата част от водохранилищата ще са вече преляли при тези екстремни стойности.

Последните резултати от анализа са:

Същия вид статистически анализ беше направен и на притоците на двете реки

Поради разнообразните по формата и площ водни басейни и заради недостатъчно дългия период с данни от набл’дения, се появиха доста несъответствия в статистическите резултати. Затова се наложи направата на цялостна, препокриваща и точна съпоставка между площта на водните басейни, тяхната форма и структура, данните от станциите и статистческите параметри, като се оптимизира формулата:

Q_n = C_n x K_m x Area ^f

Където :

Q_n = отток с n % вероятност; (1/n = честота на повтаряемост)

Q₅ = 1/ 20 години ; Q₁ = 1/100 години честота Q_0,1 = 1/1000 години честота

C_n взема стойности в зависимост от n

K_m взема стойности, зависещи единствно на хипсометрията на басейна

f: варира между [0,5 и 0,6] в зависимост от повърхността, хипсометрията и формата…

В действителност са определени два вида притоци с две различни стойности на K_m и f

Окончателните резултати относно притоците са дадени в таблицата :

(F): Коритото не е стръмно/дълбоко (останалите да се смятат за стръмни/дълбоки)