Анализ регулирования речного стока в бассейне реки Самара Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

Ю.А. ПАДАЛКО

Институт степи УрО РАН, г. Оренбург, Россия

DOI: 10.24411/9999-010A-2019-10090

АНАЛИЗ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЧНОГО СТОКА В БАССЕЙНЕ РЕКИ САМАРА

Бассейн реки Самара находится на территории Оренбургской и Самарской областях. Площадь территории бассейна составляет 46,5 тыс. км2, в него включаются водосборы притоков р. Самары: Большой и Малый Уран, Ток, Боровка, Бузулук и Большой Кинель (рис. 1).

Земли бассейна испытывают интенсивную антропогенную нагрузку включая как сельскохозяйственную (залесённость бассейна - 12%), так и селитебную, около 1000 населённых пунктов с общей численностью населения более 500 тыс. человек (без г. Самара). Плотность сельского населения в бассейне составляет 11 чел./км2.

пунсоны - действующая сеть гидропостов)

В виду высокой антропогенной нагрузки на водные ресурсы и поверхность водосбора необходимо рассмотреть гидрологический режим рек и провести анализ влияния регулирования стока реки постройкой крупного водохранилища в верховьях реки Самара.

Для более детального изучения гидрологических характеристик и режима рек была создана геоинформационная база данных по водным объектам. Она включает данные по гидрометрии водосборов и годовому стоку рек по гидрологическим постам. По площади водосбора реки дифференцированы на малые (менее 2000 км2) и средние реки (от 2000 до 50000 км2) и большие - бассейнов рек Волги и Урал (более 50000 км2).

© 2019 Падалко Юрий Алексеевич, yapadalko@gmail.com 352

На основе данных по годовому стоку рек за период наблюдения проведен анализ показателей изменчивости стока с целью гидрологических характеристик водотоков. Для последующего анализа стока нами были отобраны данные по гидрологическим постам с непрерывным периодом наблюдения не менее 20 лет (Схема..., 2010).

Среднемноголетний расход р. Самары у с. Елшанка составляет 46,7 м3/с, но основная часть стока (80%) приходится на время половодья. В летне-осенний меженный период минимальный расход реки равен 3,7 м3/с, а в зимний период - 2,07 м3/с (Русскин, 2003). На основе полученных рядов проведена оценка вариации (коэффициента изменчивости) стока для рек по отобранным створам. Вычисление коэффициента вариации проводилось по формуле (Лебедев, 1955):

(1)

где п - число лет наблюдения;

К - модульный коэффициент (отношение каждого расхода к среднему расходу):

(2)

Коэффициент вариации стока увеличивается в южном и восточном направлениях. Если на правых притоках р. Самара его величина около 0,5, то на левых (южных) достигает 0,76. Наименьшая изменчивость в стоке наблюдается на реках северной части бассейна: р. Боровка и правых притоках р. Бол. Кинель (табл. 1).

Таблица 1. Среднемноголетний сток и коэффициент вариации

Река Пункт Площадь водосбора, 2 км Средне-многолетний сток, м3/с СУ

Самара Новосергиевка 1 340 4 0.48

Самара Елшанка 22 800 48 0.47

Большой Уран Ивановка Вторая 2 110 4.7 0.71

Малый Уран Грачевка 1 440 3.39 0.51

Сорока Марковка 232 0.6 0.7

Ток Красноярка 2 600 7.37 0.51

Ток Ероховка 5 440 14.7 0.47

Бузулук Байгоровка 1 810 3.74 0.67

Бузулук Перевозниково 4 280 7.46 0.65

Боровка Якутино 651 1.89 0.44

Боровка Паника 2 040 5.71 0.4

Большой Кинель Азаматово 908 3 0.45

Большой Кинель Бугуруслан 5 970 19.3 0.48

Во многом данные величины объясняются равномерностью выпадения осадков и отчасти регулирующей ролью подстилающей поверхности водосборов.

Минимальный сток притоков р. Самара между меженными периодами характеризуется меньшей разницей, которая увеличивается с севера на юг от 9% до 40%. В бассейне средний 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. В большей части бассейнов рек минимальные расходы в летне-осенний период превышают зимние показатели. Только в водосборе р. Бузулук, средние минимальные расходы в зимний меженный период незначительно превышают величину летне-осенний межени. Для ряда рек характерно прекращение стока в

зимнюю и летне-осеннюю межень. Период отсутствия стока варьировал от 2 до 156 суток (табл. 2).

Таблица 2. Период и вероятность месячного нулевого стока на реках

Летне-осенний период Зимний период

Река Продолжи- Средняя Продолжи- Средняя

тельность повторяемость тельность повторяемость

прекращения нулевого прекращения нулевого

стока, суток стока, % стока, суток стока, %

Бузулук 2 0 - -

Домашка 147 35 21 0

Турхановка 43 4 156 32

Сорока - - 8 0

Характерная для рек степно зоны изменчивость речного стока является одной из причин необходимости регулирования стока. В связи с этим нами рассмотрены структура источников водоснабжения населения и хозяйства.

Для обеспечения хозяйственно-питьевого водоснабжения в основном используются подземные воды, но на территории распространены также солоноватые воды, что затрудняет их использование. Основным водоносным горизонтом является О (аллювиальный), на который приходится 44,7% ресурсов подземных вод. Далее следуют Татарский и Казанский водоносные комплексы с 15,4% и 17,4% соответственно. При этом 68% прогнозных ресурсов составляют привлекаемые подземные воды О (аллювиального) горизонта часто тесно связанные с поверхностными водами (Схема..., 2010).

Для устойчивого водоснабжения низких расходов воды в меженные периоды хозяйства и населения региона создан значительный фонд прудов и водохранилищ. Концентрация прудов отмечается в районах с большой численностью сельского населения и на территориях, прилегающих к крупным городам, где развито приусадебное хозяйство и существует спрос на продукты орошаемого земледелия. К примеру, 80% водохранилищ объемом свыше 1 млн. м3 созданы для обводнения и орошения, 6% - для развития рыбного хозяйства, 6% - для рекреации, 4% - для промышленного и хозяйственного водоснабжения, 4% - на другие нужды (регулирование стока, исключение эрозионных процессов) (Чибилёв, 2006).

Значительное количество прудов и водохранилищ на территории Южного Приуралья создало высокую антропогенную нагрузку на водные ресурсы. Наиболее значимым искусственным водоемом в районе исследования является Сорочинское водохранилище, которое оказывает влияние на естественный сток р. Самара. Поэтому исследования влияние регулирования стока рек на естественный гидрологический режим рек нами выбран ключевой объект исследования на примере реки Самара и её притока р. Ток. Река Самара является зарегулированной рекой в среднем течение Сорочинским водохранилищем. Оно заполнено 1997 г., полезный объём водохранилища составляет 134 млн. м3 (Схема., 2010). Река Ток является правым притоком р. Самара ниже Сорочинского водохранилища и не зарегулирована.

Проведен сравнительный гидрологический анализ среднегодовых расходов воды с 1970 по 2014 гг. по створам р. Самара выше и ниже водохранилища, а также на р. Ток.

Коэффициент корреляции расходов воды за период 1992-2014 гг. в створе р. Самара у п. Новосергиевка и п. Елшанка составил 0,57, что свидетельствует низкой связи в гидрологическом режиме. Чуть выше связь в этот же расходов воды между створами на р. Самара у с. Елшанка и р. Ток у с. Ероховка - 0,7. В период до постройки

водохранилища коэффициент корреляции в створе р. Самара у п. Новосергиевка и п. Елшанка составлял 0,8 (рис. 2).

Отмечено общее снижение годового стока рек с северо-востока на юго-запад. Прекращение установлено стока на малых и средних реках в южной и юго-восточной части территории исследования. Проведённый анализ показал наличие трансформации стока в связи постройкой водохранилища по показателю корреляции годового стока выше и ниже водохранилища. В дальнейшем необходимо увеличение ряда наблюдений для более корректного сравнения изменений в гидрологическом режиме рек.

Работа выполнена в рамках программы УрО РАН 18-5-5-49: «Эволюция и пространственная дифференциация ландшафтов Южного Приуралья в условиях климатических и антропогенных изменений» и госзадания «Степи России: ландшафтно-экологические основы устойчивого развития, обоснование природоподобных технологий в условиях природных и антропогенных изменений окружающей среды» (АААА-А17-117012610022-5).

Список литературы

90 80 70 60

S 50 о

X

у = 0.34584 -Г 41.299

40

30

20

10

<лч ^ ¿V <Ач с£> «6 „Ф ^ JP # ^ ^ 00

Годы

-р. Самара, п. Новосергиевка -р. Самара, п. Елшанка -р. Ток. с. Ероховка

Рис. 2. Динамика среднегодовых расходов рек бассейна р. Самара и р. Ток

с 1970 по 2014 гг.

Лебедев В.В. Гидрология и гидрометрия в задачах. Л.: Гидрометеоиздат, 1955. 549 с.

Русский Г.А. География Оренбургской области: Природные условия и природные ресурсы: Уч. пос. Оренбург, 2003. 163 с.

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

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