Роль антропогенной деятельности на водосборах в формировании поверхностного и подземного стока вод Южного Предуралья

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ

Роль антропогенной деятельности на водосборах в формировании поверхностного и подземного стока вод Южного Предуралья

Ю.М. Нестеренко, к.с.-х.н, Н.В. Соломатин, к.с.-х.н., Оренбургский филиал ГНИУ «Горный институт УрО РАН»

Проведенные исследования водного баланса Южного Предуралья показали, что формирование величины расходных составляющих во многом зависит не только от рельефа, но и от уровня антропогенного воздействия на ландшафты водосборов малых рек Южного Урала, на 90% занятых сельскохозяйственными угодьями. К наиболее важным факторам, влияющим на величину стока талых вод, относится доля зяби на их водосборной площади и состояние естественных угодий. При этом значительные изменения в хозяйственной деятельности на водосборах происходят за 5-10 лет, что обуславливает соответствующие изменения инфильтрационных свойств поверхности почв. Это было положено в основу разработанной нами методики расчета параметров поверхностного стока в условиях меняющегося антропогенного воздействия на стокообразующие факторы на водосборах малых рек Оренбуржья: с разбивкой длинного (50-60-летнего) периода наблюдений за стоком малых рек на относительно короткие (5-10 лет) периоды с относительно одинаковым хозяйственным воздействием на стокообразующие факторы.

Используя данную методику, было исследовано влияние на поверхностный и подземный сток уровня антропогенной деятельности на водосборах типичных реках степного Предуралья - р. Большой Кинель и р. Самара. Зависимость коэффициента паводкового стока (Кст) рек Южного Урала от доли зяби на водосборе (Кз) показана на рис. 1 и имеет коэффициент корреляции (г) 0,84. По этой зависимости возможно прогно-

Рис. 1 - Зависимость коэффициента поверхностного стока талых вод в Южном Зауралье (Кст) от доли зяби на водосборе: 1 - выбитая целина; 2 - мало-выбитая

зирование поверхностного стока талых вод в результате изменений хозяйственной деятельности на водосборе, установление необходимой доли зяби и изменение состояния естественных кормовых угодий для обеспечения регулирования среднего коэффициента паводкового стока.

На Южном Урале за пределами пойм при многометровой мощности зоны аэрации (20-50 м) усложняется процесс питания подземных вод атмосферными осадками. При равномерном распределении снега и отсутствии поверхностного притока талых и ливневых вод атмосферные осадки, выпадающие в регионе, не смогли бы проникнуть за его пределы и питать подземные воды, т.к. были бы полностью перехвачены растительностью и испарились с земной поверхности. Наличие ветрового переноса снега и поверхностного стока в понижения рельефа создает условия для инфильтрации талых и ливневых вод за пределы подзоны активного водообмена. По результатам проведенных полевых и лабораторных исследований были определены коэффициент влагопроводности (Ки) и его нисходящей составляющей (Кир) для суглинистых грунтов, что дало возможность вычислить питание подземных вод через грунты зоны аэрации по сезонам года на различных угодьях под возвышениями и понижениями рельефа, имеющих различное увлажнение в течение года, а также коэффициенты питания подземных вод в расчете на средние зимние осадки (Кп.п.ст.з) и средние годовые осадки (Кп.п.ст.).

Используя Кп.п.ст.з для различных угодий, по их доле на исследуемых водосборах р. Самары и р.Б.Кинель и выпадавшим в 1936-1995 гг. зимним осадкам вычислено питание подземных вод по водному балансу на водосборах. Полученные результаты представлены на рис. 2 и 3, где показаны также величины питания подземных вод, вычисленные по меженному стоку рек Б.Кинель и Самара, с использованием данных Гидрометеослужбы за период 1936-1995 гг. Расчет подземного стока по меженному стоку реки выполнен по методике определения продуктивных (восстанавливаемых) запасов подземных вод для целей водоснабжения. Анализ полученных данных показывает, что изменения в соотношении угодий на исследуемом водосборе оказывают существенное влияние на питание подземных вод через зону аэрации. При малой доле зяби на водосборе (0,06-0,13) в 1936-1954 гг. расход талых вод на питание подземных вод был стабилен и коэффициент питания подземных вод составлял 0,17

1936 1941 1946 1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986

1941 1948 1954 1960 1965 1970 1975 1980 1986

Рис. 2 - Сравнительная оценка режима подземных вод по данным меженного стока р.Большой Кинель

по р. Б.Кинель и 0,14 по р.Сакмара от их величины. По мере увеличения доли зяби в 1961-1990 гг. до 45-52% на водосборе увеличивается и коэффициент- до 0,19-0,20 по р.Б.Кинель идо 0,18 по р.Самара. При снижении доли зяби в 1991— 1995 гг. до 36% увеличивается сток и одновременно снижается коэффициент подземного стока до 0,17 (по р.Самара).

1941 1948 1954 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995

Рис. 3 - Сравнительная оценка режима подземных вод по данным меженного стока р.Самара

Сравнение величин подземного стока, рассчитанных по водному балансу на водосборах изучаемых рек, с величинами, рассчитанными по ее меженному стоку на замыкающем водосбор створе, показывает, что между ними имеется хорошее соответствие. Коэффициент корреляции (г)составляет 0,65-0,70. Это позволяет использовать предложенную методику для определения прогнозных и ретроспективных величин подземного стока с учетом изменений в структуре и состоянии угодий на водосборах других малых рек Южного Урала.