CC BY
47Б01: 10.24411/9999-010А-2019-10094 Е.В. ПРОМАХОВА1, Л.В. ГОЛОВАТЮК2
1 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия
2 Институт экологии Волжского бассейна РАН, г. Тольятти, Россия
ГИДРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МАЛЫХ РЕК СЫРТОВОГО ЗАВОЛЖЬЯ В УСЛОВИЯХ ЛЕТНЕЙ МЕЖЕНИ
Потепление климата, наблюдающееся на протяжении последних десятилетий, вызывает перераспределение водных ресурсов (Доклад об особенностях..., 2017). Климатические изменения в сочетании с антропогенным фактором усиливают процесс опустынивания в засушливых регионах (Чибилев, 1998), что остро ставит вопрос о доступности пригодной для питья воды (Белозёров, 2009). В бассейне Нижней Волги активная сельскохозяйственная деятельность приводит к сведению естественной растительности, а избыточное орошение способствует засолению почв. Поверхностный сток с таких территорий увеличивает минерализацию водных объектов. Согласно данным государственного доклада о состоянии окружающей среды и природных ресурсов Самарской области, общая площадь сельскохозяйственных угодий с засоленными почвами в настоящее время составляет 110.1 тыс. га (Государственный доклад., 2015). Увеличение количества растворенных солей в малых и средних реках в результате смыва с поверхности водосбора, наряду с другими факторами, может оказывать влияние на уровень минерализации крупных водных артерий. Многолетние наблюдения (1950-2000 гг.) показывают увеличение общей минерализации воды в р. Волга (Тоскпег а а1., 2009).
Целью нашей работы было дать оценку современного гидрологического состояния ряда малых рек бассейна Нижней Волги на территории Сыртовой равнины Заволжья в условиях летней межени.
Материал был собран в июне 2016 г. на восьми малых реках бассейна Саратовского водохранилища. Реки Черная, Домашка и Ветлянка являются левобережными притоками р. Самара, а Бол. Вязовка, Сухая Вязовка, Вязовка, Мал. Вязовка и Кутуруша впадают в р. Чапаевка.
Измерение гидрологических показателей рек, таких, как ширина, глубина, скорость течения, производили в верхнем, среднем и нижнем участках водотоков на 24 станциях. Уклоны рек рассчитывали с помощью геоинформационных технологий по топографическим картам и цифровым моделям рельефа. Гранулометрический состав донных отложений определен лазерным гранулометром «Бг^сИ Апа^ейе 22» при мелкофракционном составе и с помощью ситования для наносов крупностью более 2 мм. Информация о гидрологическом режиме преимущественно представлена материалами из гидрологических справочников, так как исследуемые реки не освещены гидрометрическими наблюдениями (Основные гидрологические., 2015; Ресурсы поверхностных., 1966, 1971, 1976). В каждой точке отбора проб с помощью полевых аналитических приборов (Н1 98127, Н1 9146, Н1 98302) были выполнены измерения общей минерализации, рН воды, содержания растворенного кислорода. Определение ионного состава растворенных в воде солей, содержание органических, биогенных веществ и тяжелых металлов выполняли в аккредитованной гидрохимической лаборатории ООО «Центр мониторинга водной и геологической среды», г. Самара.
Длины исследуемых рек в бассейне р. Самара изменяются от 38 до 56 км, площади бассейнов не превышают 450 км2; в бассейне р. Чапаевка протяженность изученных рек составила от 24 до 73 км, а площадь бассейнов менее 800 км2 (табл.).
© 2019 Промахова Екатерина Васильевна, [email protected]; Головатюк Лариса Владимировна, [email protected]
Гидрометрические наблюдения на реках в настоящее время отсутствуют: на рр. Черная и Ветлянка они проводились в 1930-е гг., на рр. Бол. Вязовка и р. Мал. Вязовка - в конце 50-х, 60-е годы XX в. (Ресурсы поверхностных..., 1971).
Среднегодовые расходы воды на большинстве рек незначительные - 0.21-0.64 м3/с, на самой крупной из них (р. Бол. Вязовка) чуть больше - 1.02 м3/с. Соответственно слой стока воды для рассматриваемых рек в бассейне Самары изменяется от 63 до 70 мм, в бассейне Чапаевки - 53-77 мм. Основная фаза в питании рек - весеннее половодье, пик которого приходится на апрель. В период летне-осенней межени реки питаются исключительно за счет грунтовых вод, однако из-за небольшой величины эрозионного вреза и глубокого залегания грунтовых вод, перекрытых мощным слоем сыртовых глин, все рассматриваемые реки ежегодно пересыхают в летнее время и представляют цепочку отдельных водоемов вдоль русла, слабое течение наблюдается преимущественно в приустьевых участках. Наличие на всех реках множества прудов с глухими плотинами (например, в бассейне р. Бол. Вязовка их более 30), которые наполняются при прохождении половодья, значительно ухудшает поступление вод в речную сеть ниже по течению и увеличивает период пересыхания. В теплое время года вода, накопившаяся в прудах, безвозвратно тратится на орошение, водопой, водоснабжение. Количество воды, аккумулированной в прудах в бассейне р. Чапаевка, составило 14% изъятий из естественного стока, в р. Мал. Вязовка - 18 %, в р. Бол. Вязовка - 14% (Основные гидрологические., 2015; Ресурсы поверхностных..., 1971).
Редкие дожди, выпадающие в течение летне-осеннего периода, не формируют поверхностного стока, поэтому 90-100 % стока наносов проходит во время весеннего половодья. Размыв земляных плотин в этот период существенно повышает сток наносов и приводит к обмелению русел. С учетом поступления продуктов разрушения плотин и смыва почв при интенсивной распаханности водосборов происходит деградация речной сети рассматриваемых малых рек (Чалов, Чернов, 2001).
Анализ гранулометрического состава показал, что русловые наносы рек представлены преимущественно мелко- и крупнопылеватыми частицами, их средний размер изменяется в диапазоне 0.02-0.11 мм. На рисунке (а) показано изменение размера донных отложений вдоль р. Бол. Вязовка. Установлено, что вниз по течению происходит увеличение крупности частиц от мелкой пыли в верховьях до мелкого песка в нижнем течении в связи с увеличением транспортирующей способности потока. В составе биотопов рек преобладают серые илы (25-100% в разных реках), заиленные глины (9-50%) и черные илы (9-25%) (рис. 1, б).
а б
Рис. Гранулометрический состав донных отложений в р. Бол. Вязовка (а) и соотношение типов биотопов в малых реках (б): 1 - верхнее течение, 2 - среднее течение, 3 - нижнее течение, ё - средний размер фракции, а - содержание частиц
Для рек региона характерна высокая минерализация, что связано с засушливостью климата, засоленностью почв и сыртовских глин (сульфатами, хлоридами), а также дренированием грунтовыми водами коренных пород, представленных известняками и доломитами (Ресурсы поверхностных..., 1971). Минерализация воды рек в период исследований изменялась от 1.12 г/л (р. Вязовка) до 5.94 г/л (р. Ветлянка), т.е. соответствовала уровню олигогалинных и мезогалинных вод. По соотношению главных ионов вода рек в летнюю межень относилась к хлоридному классу, натриево-калиевой группе. Содержание кислорода изменялось от 1.5 до 13.6 мг/л. Дефицит кислорода наблюдался на некоторых участках рек Домашка (1.5 и 2.7 мг/л) и Ветлянка (3.0 мг/л). Водородный показатель находился в диапазоне 7.3-8.9, т.е. преобладали значения рН, лежащие в области слабощелочных вод. Концентрации других химических показателей в воде рек изменялись в диапазонах: бихроматная окисляемость - 14-15 мгО/л, N-N02, - 0.051-0.060 мг/л, N-N03 - 0.023-0.081 мг/л, N :ЫН4 - 0.37-0.74 мг/л, Робщ. - 0.21-0.53 мг/л, Беобщ. - 0.19-0.23 мг/л, Си - 2.4-2.5 мкг/л, N1 - 0.8-0.9 мкг/л, 2п - 6.4-6.5 мкг/л, РЬ - 1.8-1.8 мкг/л, Мп - 8.0-9.0 мкг/л, нефтепродукты - 0.03-0.032 мг/л, фенолы - 0.8-0.9 мг/л. Приоритетными загрязняющими веществами в воде рек являются: общий фосфор (до 2ПДК), азот аммонийный (до 2 ПДК), железо (до 2.5 ПДК) и медь (2.5 ПДК), что связано со смывом с полей азотсодержащих и фосфорных удобрений, сбросом сточных вод.
Таблица. Некоторые гидрологические показатели малых рек
Река Куда впадает, расстояние от устья (км) Длина1, км Площадь бас- Средний уклон русла, % Среднегодовой, приведенный к многолетнему периоду Измеренные в летнюю межень гидрохимические характеристики (диапазон)
сей- на1, км2 Расход воды, м3/с Слой стока, мм рН 02, мг/л Общая минерализация, г/л
Черная Самара, 25 38 238 0.8 0.232 632 7.8-7.9 7.4-7.8 1.35-1.37
Домашка Самара, 96 56 274 1.9 - - 7.9-8.1 2.7-4.5 1.26-1.98
Ветлянка Съезжая (приток р. Самара), 5 50 447 1.2 0.642 702 7.3-7.6 1.5-5.0 1.77-5.94
Бол. Вязовка Чапаевка, 116 73 782 1.1 1.023 533 7.8-7.9 6.1-10.0 1.30-3.16
Сухая Вязовка Чапаевка, 139 27 155 2.6 - - 8.7-8.9 7.7-7.9 1.12-2.28
Вязовка Чапаевка, 164 27 223 1.1 - - 7.8-7.9 6.1-6.2 1.12-2.28
Мал. Вязовка Чапаевка, 176 24 122 3.1 0.204 774 7.8-7.9 5.3-8.0 1.40-2.70
Кутуруша Чапаевка, 192 31 238 1.6 - - 7.8-7.9 11.5-13.6 1.85-2.83
Примечание: по данным 1 - (Ресурсы поверхностных., 1966), 2 - (Ресурсы поверхностных., 1971), 3 -(Ресурсы поверхностных., 1976), 4 - (Основные гидрологические., 2015)
Гидрологическое состояние исследованных малых рек в пределах Сыртовой равнины Заволжья определяется сочетанием ряда основных факторов: подстилающих пород (мощный слой водоупорных глин), засушливого климата и антропогенного воздействия (распаханность водосбора, зарегулированность русла). В летний период реки пересыхают из-за недостаточного эрозионного вреза и отсутствия связи с грунтовыми водами. Описанная ситуация усугубляется устойчивым превышением испаряемости над осадками, что приводит к постепенному увеличению минерализации образовавшихся малопроточных водоемов в руслах рек. Безвозвратное изъятие речного стока на хозяйственные нужды, смыв азотных и фосфорных удобрений с полей,
дренирование засоленных почв оказывают завершающее отрицательное влияние на качество воды и доступность водных ресурсов.
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ 13-04-10119, 15-0403341 и 17-04-00135.
Список литературы
Белозёров В.К. Страсти по воде // Россия в глобальной политике. 2009. Т. 7, № 3. С. 150-160.
Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2016 год. М., 2017. 70 с.
Государственный доклад о состоянии окружающей среды и природных ресурсов Самарской области за 2014 год. Самара, 2015. 297 с.
Основные гидрологические характеристики рек бассейна Нижней Волги. Научно-прикладной справочник / под ред. В.Ю. Георгиевского. Ливны, 2015. 129 с.
Ресурсы поверхностных вод СССР: Гидрологическая изученность. Т. 12. Нижнее Поволжье и Западный Казахстан. Вып. 1. Нижнее Поволжье Л.: Гидрометеоиздат, 1966. 287 с.
Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 12. Нижнее Поволжье и Западный Казахстан. Вып. 1. Бассейн р. Волги ниже г. Чебоксары. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 411 с
Ресурсы поверхностных вод СССР: Основные гидрологические характеристики (за 1963-1970 гг. и весь период наблюдений). Т. 12. Нижнее Поволжье и Западный Казахстан. Вып. 1. Нижнее Поволжье. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 332 с.
Чалов Р.С., Чернов А.В. Заиление и деградация русел // Вода России. Екатеринбург: Издательство «АКВА-ПРЕСС», 2001. С. 430-445.
Чибилев А.А. Степи северной Евразии. Екатеринбург, 1998. 192 с.
Tockner K., Uehlinger U., Robinson Ch.T. Rivers of Europe. Amsterdam: Academic Press, 2009. 700 p.
