Эколого-гидрологические и водохозяйственные аспекты маловодий (на примере Оренбургской области)

УДК: 556.51

ЭКОЛОГО-ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ И ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ АСПЕКТЫ МАЛОВОДИЙ В СТЕПНОЙ ЗОНЕ

Падалко Ю.А.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт степи Уральского отделения Российской академии наук, Оренбург, Россия

В статье рассматривается эколого-гидрологические особенности маловодья рек на территории Оренбургской области и водохозяйственные аспекты их проявления. Проведен гидрологический анализ летне-осеннего и зимнего маловодья на реках области. В результате представлена типизация речных бассейнов по характеру прекращения стока в водотоках и пространственное распределение фонда искусственных водоёмов по водосборам рек.

In the article the ecological and hydrological features of low water on the rivers on the territory of Orenburg region and aspects of their manifestation for water management are discussed. The research included hydrological analysis of summer-autumn and winter low-water on the rivers of the region. In the results of research presents maps of low water situation on the rivers and quantitative location of reservoirs on the river catchment areas.

Территория Оренбургской области расположена в трёх областях умеренного климатического пояса: атлантико-континентальная европейская (лесная), атлантико-континентальная европейская (степная), континентальная западно-сибирская (южная).

Климат характеризуется холодной зимой со снежным покровом и теплым летом, относительно малым количеством осадков, а также значительными годовыми амплитудами температуры воздуха, которые повышаются с запада на восток области. В атлантико-континентальной европейской (лесной) области находится северная и северо-западная часть региона. Климат в ней определяется атлантическими воздушными массами, влияние которых ослабевает с запада на восток. В этой области наблюдается наибольшее значение количества среднегодовых осадков на территории региона - свыше 400-480 мм. Высота снежного покрова (наибольших декадных) составляет 30-50 см.

Климат атлантико-континентальной европейской (степной) области, занимающей большую часть западной и полностью центральную часть региона, характеризуется значительным увеличением засушливости с севера на юг, поэтому здесь нередки засухи. В зимние месяцы область в большей степени оказывается под влиянием холодного континентального воздуха азиатской части России, что способствует формированию здесь более низкой температуры воздуха. Среднегодовое количество осадков не превышает 300350 мм, а на наветренных склонах возвышенностей осадки увеличиваются до 400-450 мм [2].

Восточная часть территории региона полностью находится в континентальной западно-сибирской (южной) климатической области, которая характеризуется высокой засушливостью. Зимой преобладают антициклоны, и увеличиваются процессы радиационного выхолаживания. Среднегодовое количество осадков уменьшается с запада на восток с 350 мм до 300 мм и менее [2].

В большей части бассейнов рек области минимальные расходы в летне-осенний период превышают зимние показатели. Только в бассейне рек Чаган, Бузулук, Блява и Бол. Уртазымка средние минимальные расходы в зимний меженный период незначительно превышают величину летне-осенний межени.

Наибольший минимальный сток в лимитирующие периоды отмечается в транзитных водотоках в бассейне реки Урал. Меженные расходы р. Сакмары (приток р. Урал) в устье составляет 36,4 м3/с, что значительно больше, чем в главной реке, где этот расход равен 25,6 м3/с в летне-осенний период, а в зимний период эта разница существенна: 24,6 м3/с и 9,8 м3/с соответственно. В бассейне р. Волга минимальный сток 14,3 м3/с в период открытого

русла, а в зимнюю межень - 11,5 м3/с, но при этом значительной разницы между притоками и главной рекой не наблюдается. На остальных реках области минимальные расходы варьируются от 5,7 м3/с до полного прекращения стока.

Зональная дифференциация отчётливо прослеживается в распределении рек по разнице стока в период летне-осенней и зимней межени. На южных и восточных притоках р. Урал наблюдается превышение минимальных летне-осенних расходов над зимней меженью более чем на 50%. А часть рек прекращает сток. Минимальный сток рек бассейна р. Волга между меженными периодами характеризуется меньшей разницей, которая увеличивается с севера на юг от 9% до 40%.

На основе данных по стоку в 80 пунктах наблюдения в Оренбургской области, нами установлено 20 средних и малых рек с вероятностью прекращения стока. В 11 из них было отмечено прекращение стока в период открытого русла и в 19 - в зимний период. Для ряда рек характерно прекращение стока в зимнюю и летне-осеннюю межень. Период отсутствия стока варьировал от 4 до 160 суток, а его прекращение более, чем на месяц, отмечено на 18 водотоках.

Значительные пространственные и временные вариации стока на реках области и наличие периодов отсутствия стока создают ЭГС. В качестве критерия опасности возникновения маловодной ЭВЭС нами было принято считать вероятность месячного нулевого стока.

Отсутствие стока для малых водотоков степной зоны является характерной чертой. Но среди рассмотренных рек половина имеет площадь водосбора свыше 2000 км2 и относится к средним рекам - притокам рек Урала и Самары.

Из опубликованных материалов [4] нами получены дополнительные сведения о реках с возможным пересыханием участков русла или притоков. На основании этого нами составлена типизация речных бассейнов по характеру прекращения стока (пересыхания и промерзания) водотоков (рисунок 1).

По характеру вероятного прекращения стока в водотоках, речные бассейны и их участки распределяются на следующие группы:

- пересыхающие - характеризуются полным прекращением стока главного водотока только в летний период (р. Бузулук);

- пересыхание притоков - отмечается в летний период в бассейнах рек: Сакмара, Илек, Самара, Ток, Бол. и Мал. Уран, на участке реки Урал от границ области до г. Орска (за исключением р. Бол. Кумак и р. Орь);

- промерзание - прекращение стока в зимний период наблюдается на р. Бол. Кумак, р. Орь, р. Губерля и притоках р. Урал на участке от впадения р. Губерля до г. Оренбурга;

- промерзание и пересыхание - характерно прекращение стока как в летне-осенний так и зимний период для притоков р. Урал на участке от г. Оренбурга до государственной границы с Республикой Казахстан (р. Донгуз, р. Кинделя, р. Домашка, р. Чаган, р. Черная), водотоков бессточной озёрной области (р. Буруктал) и р. Тобол в пределах области;

- прекращение стока не отмечалось - к этой группе относятся основные реки области с постоянным стоком: Урал, Сакмара, а также р. Бол. Ик, р. Салмыш, р. Дёма, р. Ик и р. Сок.

Для устойчивого водоснабжения хозяйства и жителей региона создан значительный фонд прудов и водохранилищ. Общий объём зарегулированного стока составляет около 4 км3. К самым крупным водохранилищам относится Ириклинское (свыше 3 км3), Сорочинское (134 млн. м3).

По данным на 2001 г. количество водохранилищ и прудов сократилось в 1,5 раза с 1990 г. Их количество составляет на данный момент около 1600 единиц, в том числе: объемом более 50 млн. м3 - 4 ед.; от 10 до 50 млн. м3 - 6 ед.; от 1 до 10 млн. м3 - 121 ед., от 100 тыс. м3 до 1 млн. м3 - 291 ед., менее 100 тыс. м3 - 957 ед. [6]. Согласно утверждённому приложению к постановлению правительства Оренбургской области [1] «Перечень водоёмов, подлежащих региональному государственному надзору в Оренбургской области», их количество составляет 1576 и 131 водохранилище объемом более 1 млн. м3 (рисунок 2).

Рисунок 1. Типизация речных бассейнов по характеру прекращения стока водотоков.

Рисунок 2. Распределение прудов и водохранилищ по водосборам рек Оренбургской области.

Развитие фонда гидротехнических сооружений способствовало освоению территории области и развитию хозяйства. Но также создало ряд проблем:

1) Изношенность фонда гидротехнических сооружений области. Так, средний возраст водохранилищ области составляет 38 лет.

2) Значительны потери вод на испарение и при водопользовании. В бассейне р. Урал в процессе водопользования значительны потери вод при транспортировке и производственных процессах. В 2009 г. при использовании поверхностных вод р. Урал потери составили 21,5 млн. м3. Наибольшая доля в общем объёме потерь вод наблюдается в бассейне р. Урал от Ириклинского водохранилища до устья р. Сакмары [3]. Этому способствует концентрация промышленных предприятий и селитебных территорий с разветвлённой системой хозяйственно-питьевого водоснабжения.

С учетом испарения с водной поверхности прудов и водохранилищ потери могут составить значительные объёмы. Площадь водного зеркала 131 водохранилища (при НПУ) около 443,6 км2. На поверхность водохранилищ, расположенных в бассейне р. Урал, приходится 81% от общей площади водного зеркала искусственных водоёмов, а 15% - на притоки р. Самары.

При этом норма годового испарения с водной поверхности по данным Б.Д. Зайкова [5] для территории области составляет от 750 мм до 900 мм. На северо-западе региона в бассейне р. Самары, р. Бол. Кинель, р. Дёмы, р. Сок, р. Ик и в верховьях р. Салмыш норма годового испарения с водной поверхности находится в пределах 750-800 мм. Для бассейна р. Урал в пределах региона норма испарения варьирует от 800 до 900 мм. На водосборах восточных и южных притоков р. Урал, а также в бессточной озёрной области и р. Тобол испарение с водной поверхности превышает 900 мм в год. Дополнительно увеличивает испарение разница температуры воды и окружающей среды в прудах охладителях ТЭС.

В заключение необходимо отметить, что Оренбургская область относится к регионам с дефицитом поверхностного стока. Благодаря транзитным водотокам бассейна р. Урал и достаточным эксплуатационным запасам подземных вод покрывается дефицит местного стока для нужд населения и экономики региона. В районах, где недостаточно местных водных ресурсов для хозяйственно-питьевого водоснабжения, созданы резервы поверхностного стока или инфраструктура для устойчивого водообеспечения населения и экономики. Лимитированные водные ресурсы в маловодье являются сдерживающим фактором территориального развития. В маловодные периоды в бассейнах рек возможно формирование экстремальных водно-экологических ситуаций, связанных с дефицитом водных ресурсов.

Работа выполнена в рамках бюджетной темы «Изучение историко-географических и социально-экономических аспектов освоения и развития степного пространства России и Евразии».

Список литературы

1. Постановление правительства Оренбургской области от 30.07.2008 г. № 300-п «Об утверждении перечней водных объектов, подлежащих региональному государственному контролю и надзору за использованием и охраной» (приложение) [Электронный ресурс] / Региональное законодательство. Режим доступа: http://www.regionz.ru/index.php?ds=818541 (15.09.2014).

2. Национальный атлас России. Т.2, в 3х томах [Карты]. - М, 2007.

3. Проект «Схемы комплексного использования и охраны водных объектов бассейна реки Урал (Российская часть)». - Екатеринбург: ФГУП РосНИИВХ, 2010.

4. Русскин Г.А. География Оренбургской области: Природные условия и природные ресурсы: Учебное пособие. - Оренбург: Изд-во ООИПКРО, 2003. - 163 с.

5. Лебедев В.В. Гидрология и гидрометрия в задачах [Текст] / В.В. Лебедев. - Ленинград: Гидрометеоиздат, 1955. - 549 с.

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