Водно-хозяйственные и трансграничные аспекты регулирования стока в бассейне реки Урал

УДК556.51: 502.5

ВОДНО-ХОЗЯЙСТВЕННЫЕ И ТРАНСГРАНИЧНЫЕ АСПЕКТЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СТОКА В БАССЕЙНЕ РЕКИ УРАЛ

© 2012 В.М. Павлейчик, Ж.Т. Сивохип

Институт степи Уральского отделения РАН, г. Оренбург

Поступила в редакцию 12.05.2012

В статье систематизированы сведения о современной водохозяйственной структуре бассейна реки Урал. Приведено картографическое отображение внутрибассейновой структуры и пространственных закономерностей размещения водохранилищ. Делается вывод о необходимости объективной оценки роли водохранилищ в формировании стока в условиях трансграничного положения бассейна.

Ключевые слова: водохранилище, регулирование, трансформация стока, внутрибассейновая структура

Образование водохранилищ является одним из наиболее существенных факторов трансформации водного, ионного и механического стоков. Параметры искусственных водоемов и их положение являются основными факторами, определяющими степень влияния этих водоемов на гидрологический режим нижележащих участков реки. Необходимость создания водохранилищ в бассейне Урала обусловлена проблемой водообеспеченности промышленного и сельскохозяйственного производства в условиях крайней неравномерности стока в многолетнем аспекте и в отдельные сезоны года. Большая площадь бассейна верхнего и среднего течения р. Урал характеризуется незначительными параметрами стока, от 1 до 3 л/с*км2, лишь на небольшую низкогорную часть правобережья р. Сакмара приходится 4-8 л/с*км2. Отличительной чертой строительства гидроузлов в бассейне р. Урал является расположение крупнейших водохранилищ в пределах главной реки (Верхнеуральское, Магнитогорское и Ириклинское водохранилища). Полные объемы данных гидротехнических сооружений, расположенных в лесостепной зоне и на стыке лесостепной и степной зон, составляют 0,60, 0,19 и 3,26 км3 соответственно, что равно 96% общего объема водоемов всего бассейна р. Урал [4]. Для сравнения -в смежном бассейне р. Белой наиболее крупные водохранилища размещены на притоках (Павловское - на р. Уфа, объем - 1410,0 м3, Нугуш-ское - на р. Нугуш, объем - 400,0 м3 и др.), и только в 2008 г. крупным водохранилищем (Юмагузинское, объемом 300,0 м3) был зарегулирован сток р. Белой [4].

Павлейчик Владимир Михайлович, кандидат географических наук. E-mail: pavleychik@rambler.ru Сивохип Жанна Тарасовна, кандидат географических наук. E-mail: sivohip@mail.ru

Современная водохозяйственная обстановка региона складывалась соответственно возникавшим потребностям регионального хозяйства. С 1932 г. Гипроводом начата разработка схемы комплексного использования водных ресурсов бассейна р. Урал, в частности, включающей вопросы регулирования стока для водообеспечения формировавшихся промышленных центров на базе открытых и разрабатываемых рудных месторождений Зауралья [1, 2]. Помимо существующих водохранилищ, планировалось создание Губерлинско-го вдхр. (объемом 535 млн. м3) на р. Урал, Ма-ло-Чураевского (Кувандыкского) (640 млн. м3) и Нижне-Сакмарского (2520 млн. м3; у г. Оренбурга) на р. Сакмара. Для создания водного пути от Каспийского моря до г. Орска на всем протяжении планировалось создание системы сплошного шлюзования низконапорными плотинами для обеспечения глубин 1,8-2,0 м. Позднее, в 1950-1960-е годы, в связи с освоением целинных земель возникла потребность обеспечения водой сельскохозяйственного производства. Поставленные задачи по гарантированному водообеспечению были решены частично - к настоящему времени в бассейне Урала насчитывается 18 крупных и средних водохранилищ (рис. 1, таблица 1).

Водохозяйственная структура в плане регулирования стока выглядит следующим образом. Наиболее крупным водоемом является Ириклинское вдхр. на р. Урал, единственное с многолетним регулированием стока. В совокупности с Магнитогорским и Верхнеуральским вдхр. оно обеспечивает потребности в воде для промышленных предприятий. Средние по параметрам водохранилища созданы на р. Урал и его притоках, как правило, 1-го порядка. Они располагаются на различных участках рек и характеризуются довольно крупной водосборной

2367

площадью, компенсирующей относительную маловодность рек. Территориальное распределение средних и малых водохранилищ отражено на рис. 2. Водопойные пруды, как правило, располагаются в верховьях постоянных и временных водотоков, поэтому они незначительно влияют на сток воды и общую геоэкологическую

обстановку. Наибольшая концентрация наблюдается в зонах сельскохозяйственного освоения (Предуралье и Зауралье) на междуречных равнинных пространствах. К югу их количество снижается ввиду общего уменьшения плотности расселения.

№ Название Река Площадь, км2 Объем, млн.м

1 Верхнеуральское Урал 75,5 601,0

2 Магнитогорское Урал 33,4 189,0

3 Ириклинское Урал 260,0 3260,0

4 Акъярское Ташла 7,8 49,4

5 Таналыкское Таналык 2,01 14,2

6 Маканское Макан 4,41 15,5

7 Бузавлыкское (Матраевское) Бол. и Мал. Бузавлык 3,07 19,1

8 Верхне-Кумакское Бол. Кумак 12,7 48,0

9 Ушкоттинское Ушкотта 2,8 10,0

10 Красночабанское Мендыбай 12,8 54,6

11 Сакмарское Сакмара 5,8 30,7

12 Зилаирское Зилаир 0,72 2,6

13 Куюргазинское Куяныш 1,44 7,3

14 Южно-Башкирское Бол.Юшатырь 6,28 32, 0

15 Черновское Черная 12,6 52,7

16 Актюбинское Илек 81,3 245,0

17 Каргалинское Жаксы-Каргала 22,3 280,0

18 Чаганское Чаган 5,92 19,1

2368

Рис. 1. Зарегулированные участки бассейна р. Урал: водосборные площади с зарегулированным стоком - 1 - существующие, 2 - планируемые (Республика Башкортостан); 3 - границы крупных внутрибассейновых секторов; 4 - створы наиболее крупных водохранилищ (нумерация

соответствует списку таблицы 1)

Таблица 1. Крупнейшие водохранилища в бассейне р. Урал

Гидротехнические сооружения и собственно водохранилища фрагментируют водотоки и их водосборные площади с образованием отдельных участков (секторов). В результате регулирования стока структура общего бассейна трансформируется в серию полузамкнутых (часто «вложенных» друг в друга) водосборов, ограниченных искусственными водоемами.

Одним из экологических последствий регулирования стока является накопление некоторых загрязняющих веществ антропогенного происхождения в условиях слабой проточности водохранилищ. Ранее нами опубликованы результаты исследований, характеризующие Ириклин-ское вдхр. в качестве важнейшего регионального геохимического барьера [5].

Рис. 2. Размещение водохранилищ и прудов в бассейне р. Урал: плотность размещения водохранилищ и прудов

Эколого-гидрологические и социально-экономические последствия образования крупных водохранилищ для стока в нижерасположенном участке реки неоднозначны. Анализ рядов стока ниже плотины Ириклинского вдхр. до и после его заполнения позволяет сделать выводы о значительном перераспределении стока. По неполным данным в створе Урал-Оренбург среднемноголетние расходы весеннего половодья уменьшились в 2-3 раза с тенденцией снижения годовых величин и сокращением вариации этих показателей [6]. Антропогенно обусловленное снижение показателей среднегодового стока в бассейне р. Урал составляет порядка 2,5% [7], а внутри бассейна значения варьируют от 1 до 19% по мере уменьшения площади водосборных территорий [4].

С введением в строй Ириклинского водохранилища (1957) максимальные значения

расхода (таблица 2) [3] и уровня воды в нижнем течении заметно снизились. Данное снижение в разных створах различно - в верхних (г. Уральск и с. Кушум) на 0,5-1,5 м, а в пос. Мергеневский и с. Калмыково - на 2-3 м. Такие различия объясняются особенностями морфологии поймы, а также сооружением защитных укреплений.

Трансграничное расположение бассейна р. Урал предполагает осуществление межрегионального и межгосударственного сотрудничества в области водопотребления. Тем не менее, отдельные регионы осуществляют активную политику по регулированию стока -так, в последние 10-15 лет в Республике Башкортостан на притоках р.Урал созданы достаточно крупные водохранилища - Акъярс-кое, Бузавлыкское, Таналыкское и Маканское.

2369

Таблица 2. Максимальные расходы воды

[3]

Год Расходы воды Уменьшение рас-

в створе с. Кушум, м3/с хода в створе с. Махамбет, %

до 1957 г.

1941 5780 27,7

1942 13500 60,4

1946 9200 49,6

1947 5210 36,9

1948 8120 38,2

1957 14000 63,5

после 1957 г.

1970 10600 81,1

1971 7320 71,3

1990 2570 38,1

1993 3260 48,5

1994 5540 67,3

Трансграничное расположение бассейна р. Урал предполагает осуществление межрегионального и межгосударственного сотрудничества в области водопотребления. Тем не менее, отдельные регионы осуществляют активную политику по регулированию стока -так, в последние 10-15 лет в Республике Башкортостан на притоках р.Урал созданы достаточно крупные водохранилища - Акъярское, Бузавлыкское, Таналыкское и Маканское.

Согласно сведениям из проекта СКИОВО (РосНИИВХ, 2011) до 2020 г. планируется возведение гидротехнических сооружений на реках Мал.Ик (вдхр. объемом 750 млн.м3), Бизгинды (32), Ташла (30), Зилаир (26), Бол.Акмурун (23), Мал.Сурень (16), Таналык (14), Бол.Кизил (12,1), Аюла (12), Бол.Усканык (6), Ташла (7). Все реки, за исключением Бол. Кизила, - притоки Сакмары -важнейшего поставщика воды в трансграничную (российско-казахстанскую) р. Урал (таблица 3).

Таблица 3. Основные среднемноголетние параметры стока в некоторых створах

бассейна р. Урал

Река - пункт Р, км2 Среднемноголетние показатели О

0, м3/с q, л/сек км2 Ь, мм 50 75 95

Урал - п. Наурузово 2430 9,35 3,83 121 7,68 4,3 1,77

Урал - г. Верхнеуральск 2650 10,1 3,30 120 9,37 5,36 2,16

Урал - с. Кизильское 17200 34,4 2,0 63 26,8 14,4 5,16

Урал - п. Березовский 22600 40,7 1,8 57 31,6 17,2 6,1

Урал - п. Ирикла 36900 60,9 1,65 52 46,5 24,3 8,49

Урал - с. Уральск 37100 61,2 1,65 52 46,7 24,5 8,53

Урал - г. Орск 46100 71,5 1,55 49 53,0 26,2 10,1

Урал - г. Оренбург 82300 136,0 1,65 52 107,0 56,8 18,1

Урал - с. Кушум 190000 380,0 2,0 63 315,0 190,0 95,0

Урал - с. Махамбет 235000 360,0 1,53 48 303,0 190,0 96,4

Сакмара - с. Акъюлово 4420 14,0 3,05 88 12,5 8,4 4,1

Сакмара - п. Тат.Каргала 29500 135 4,56 117 127,6 87,8 44,1

Бол. Ик - с. Мраково 1870 15,7 8,77 - 15,6 11,47 7,2

Бол. Ик - с. Спасское 6530 51,6 7,35 - 47,9 36,1 22,2

Примечание: Б - площадь водосбора, 0 - расход воды, q - модуль стока, И - слой стока

С учетом трансграничного положения речного бассейна, отдельный интерес представляет объективная оценка эколого-гидрологи-ческих последствий регулирования стока (главным образом - Ириклинским вдхр.) для нижнего течения р. Урал в пределах Республики Казахстан. В целом, регулирование стока в бассейне р. Урал позволяет решать комплексные задачи гарантированного водообеспечения промышленности, сельского и коммунального хозяйств степного Зауралья. В то же время нарушение естественного стока трансграничной р. Урал обостряет эколого-географическую и геополитическую обстановку в российско-казахстанском приграничном секторе.

Статья подготовлена в рамках интеграционного проекта с СО и ДВО РАН «Трансграничные речные бассейны в азиатской части России: комплексный анализ состояния природно-антропогенной среды и перспективы межрегиональных взаимодействий».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Балабанова, З.М. Ириклинское водохранилище на р. Урал // Вопросы водного хозяйства и гидрологии Урала. Свердловск, 1961. Вып. 1. С. 33-51.

2. Боскис, С.Г. Перспективы комплексного использования водно-земельных ресурсов бассейна реки Урал / С.Г. Боскис, М.Н. Троцкий. -М.-Ташкент: Изд-во «Сазгипровод», 1934. 271 с.

2370

3. Гальперин, Р.И. Река Жайык (Урал): угроза наводнений в нижнем течении в современных условиях / Р.И. Гальперин, Т.В. Колча, А. Авезова // Гидрометеорология и экология. 2008. № 4. С. 155-165.

4. Гареев, А.М. Реки и озера Башкортостана. - Уфа: Китап, 2001. 260 с.

5. Павлейчик, В.М. Миграция загрязняющих веществ в условиях регулирования стока (на

примере верхнего течения р. Урал) / В.М. Павлейчик, Ж. Т. Сивохип // Известия Самарского НЦ РАН. 2011. Т.13, № 1(6). С.1472-1478.

6. Чибилёв, А.А. Ириклинское водохранилище: геоэкология и природно-ресурсный потенциал / А.А. Чибилёв, В.М. Павлейчик, А.Г. Дамрин. -Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 183 с.

7. Шикломанов, И.А. Антропогенные изменения водности рек. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 302 с.

WATER ECONOMIC AND TRANSBOUNDARY ASPECTS OF REGULATION THE URAL RIVER BASIN FLOW

© 2012 V.M. Pavleychik, J.T. Sivokhip Institute of Steppe UB RAS, Orenburg

In article data on modern water economic structure of Ural's basin are systematized. Cartographical display of inside basin structure and spatial regularities of placement of reservoirs is given. The conclusion about need of an objective estimate of a role of reservoirs for flow formation in the conditions of trans-boundary position of the basin.

Key words: reservoir, regulation, flow transformation, interbasin structure

Vladimir Pavleychik, Candidate of Geography. E-mail: pavleychik@rambler. ru

Janna Sivokhip, Candidate of Geography. E-mail: sivohip@mail. ru

2371