CC BY
60
УДК: 556.5
А.Т. Горшкова, О.Н. Урбанова, Н.В. Бортникова, О.В. Павлова, А.И. Каримова
Институт проблем экологии и недропользования АН РТ, [email protected]
природные факторы формирования стока на территории предволжья республики татарстан
Изучение структуры геоморфологической основы территории как основополагающего фактора формирования, движения и разгрузки подземных и поверхностных вод, является обязательным компонентом анализа при исследованиях водных систем. В статье показана природная основа территории Предволжья Республики Татарстан, знание структуры которой важно для понимания процессов формирования стока.
Ключевые слова: природные условия; режим речного стока; бассейн реки; Республика Татарстан.
Введение
Разнообразие структуры ландшафтов речных бассейнов территории Республики Татарстан (РТ) создает и разнообразие условий формирования водных ресурсов. В Предкамье эти условия особенно благоприятны для высокого весеннего стока, при более или менее равномерном распределении меженного. В Закамье они способствуют большим безвозвратным потерям талых вод на фильтрацию, поэтому весенний сток здесь низкий, межень соседних рек резко отличается, а количество пересыхающих рек здесь наибольшее. Предволжье имеет сложную структуру, и подразделяется на функционально разные части - маловодную южную и многоводную северную.
Большинство рек республики наиболее полноводны в весенний период года, когда в них поступает более 60 % запасов воды в снеге, сформировавшихся на водосборах до весеннего половодья. Питание талыми снеговыми водами характерно для всех рек территории, но для некоторых из них долевое участие зимне-весеннего периода в речном стоке достигает 80100 %. Роль дождевых паводков в питании малых рек республики незначительна (существенного влияния на сток не прослеживается), и поэтому во внимание не принимается. В меженный период реки получают питание, в основном, из подземных водоносных горизонтов, интенсивность которого, выраженная в модуле стока, колеблется от 0.1 до 10 и более л/сек-км2.
Величина речного стока непостоянна и подвержена колебаниям как внутригодовым, так и в многолетней временной проекции. В многолетних колебаниях наблюдается чередование
многоводных и маловодных лет. Для большинства малых рек Республики Татарстан характерны циклические колебания водности с периодом 3, 5, 7, 11, 13 лет. Речной сток, как результат взаимодействия комплекса различных физико-географических факторов, и сами малые реки, как линейные объекты, являются продуктом взаимодействия как минимум двух взаимосвязанных геосистемных элементов -водосборной площади, где формируется основная часть геостока, и собственно русла, в котором он концентрируется.
Результаты и их обсуждение
Бассейн р. Свияга (рис.) расположен на правобережье среднего течения р. Волга (Куйбышевское водохранилище), на северо-востоке Приволжской возвышенности, и вытянут узкой полосой в меридиональном направлении между 53 30'-55°44' СШ и 47°-49° ВД.
Общая площадь бассейна около 17 тыс. км2, наибольшая протяженность с юга на север составляет около 260 км, с запада на восток - 120 км. Границами бассейна служат водоразделы между реками Свиягой и Волгой на севере и востоке, Усой и Сызранкой на юге, Сурой на западе; Цивилем и Анишем на северо-западе. Территория бассейна имеет наклон с юга на север, куда течет и основная река региона - Свияга, впадающая в Волгу напротив н.п. Васильево Зеленодольского района РТ. У Казани р. Волга резко меняет направление течения с восточного на южное, двигаясь к югу параллельно р. Свияга. В административном отношении бассейн р. Свияга расположен в пределах трех административных единиц - Ульяновской области, Чувашской Республики и РТ.
экология природных СИСТЕМ
Рис. Обзорная карта бассейна р. Свияга
Река Свияга является региональным памятником природы и имеет хозяйственное, познавательное и рекреационное значение. В особой и постоянной охране нуждаются берега реки, ее верховья и родники.
Водораздел рек Свияги, Усы и Сызранки расположен на массиве Ульяновско-Саратовского плато (Бутаков, 1996). Это наиболее высокая часть территории всей Приволжской возвышенности (абс. отм. 315-330 м), на которой выделяется так называемая Сурская «шишка». Отсюда и берет свое начало р. Свияга, асимметричный водосбор которой вытянут узкой полосой в меридиональном направлении вдоль Волги, и представляет собой возвышенную волнистую равнину, сильно пересеченную оврагами и балками. Правобережная его часть более высокая и сложная по рельефу; левобережная - менее высокая и более спокойная, занимает 73 % общей площади и имеет мелкие очертания рельефа. Водосбор на 8-16 % покрыт лесом.
Для получения подробной характеристики территория бассейна разделена на районы верхнего (от истока до г. Ульяновска), среднего (между г. Ульяновском и г. Буинском) и нижнего течения (от г. Буинска до устья).
Поверхность бассейна в верхнем течении (от истока до устья р. Сельда, г. Ульяновск) - это двухъярусное возвышенно-равнинное плато, называемое Ульяновским Предволжьем, расчлененное долинами рек, балками и оврагами.
Верхний его уровень, или высокое плато (абс. высоты до 280-320 м) распространено в западной водораздельной части бассейна. Нижнее плато Приволжской возвышенности с абсолютными высотами 180-220 м составляет основу поверхности между Ульяновском и Буинском.
Долина Свияги в среднем течении имеет симметричный или слегка асимметричный поперечный профиль. В плане долина прямая. Дно долины широкое (3-5 км), образованное поймой и низкой надпойменной террасой (Спиридонов, 1978). Расстояние между коренными склонами 9-11 км. Лишь ниже устья р. Сельдь у н.п. Кар-линское долина значительно сужается. Здесь ширина ее дна становится около 2 км, расстояние между коренными склонами 5 км. Правый склон долины более крут. Значительная его крутизна (7-15), сложение песчано-глинистыми породами, содержащими водоносные горизонты, вызывают развитие оползней, которые развиваются всюду на склонах долин, балок и оврагов крутизной больше 8° в местах распространения пород верхней юры и нижнего мела. Долины левых притоков Свияги многочисленны. Большинство их имеют симметричные, пологие (3-4°) склоны, широкое, хорошо разработанное дно. В строении долин нет резко выраженной асимметрии склонов: оба склона довольно пологие. Местами сохранились фрагменты высоких позднеплейстоценовых террас (по долине р. Мал. Цильна). Несмотря на благоприятные условия для развития эрозии (отсутствие леса, значительная распаханность), овражная сеть в бассейне негустая. Здесь гораздо чаще встречаются древние балки, чем молодые овраги. Господство глин, преимущественно темного цвета, их маловодность с отсутствием водоносных горизонтов ведет к разреженности водной сети, развитию балочных форм вместо действующих овражных образований.
Поверхность нижней части бассейна (от Буинска до устья) представляет собой чередование двух ясно выраженных в рельефе поверхностей -невысоких плоских асимметричных водоразделов и речных долин. Средние абсолютные высоты рельефа 140-180 м. Максимальная высота (227.1 м) расположена на водоразделе рек Свияги и Аниша. Долины р. Свияга и ее притоков асимметричны и глубоко врезаны. Высокий правый склон долин нередко лишен поймы и круто обрывается к реке. Левый склон долин, имеющий пойму и комплекс надпойменных террас, опускается к реке постепенно. Многочисленные притоки Свияги делят водоразделы на более мелкие, придавая им причудливые очертания. Кроме долин и водоразделов большую роль играют овражно-балочные
формы, встречающиеся почти повсеместно. Значительную роль в рельефе играют оползни. Они развиваются на крутых склонах речных долин и оврагов (с углами наклона более 7-8°), особенно в местах, где рельефообразующими породами являются юрские и нижнемеловые отложения. Встречаются и карстовые формы (впадины, воронки, озера), приуроченные к близкому залеганию карбонатных пород.
Геологическую основу бассейна составляют преимущественно пермские, юрские, меловые, неогеновые и третичные породы (песчаники, глины, мергели, известняки, мел, пески), перекрытые с поверхности мощными четвертичными отложениями (глины, лесовидные суглинки, пески)(Геология, 1967).
Поверхность бассейна верхнего течения р. Свияга в основном сложена однообразными третичными отложениями палеогена - песками, песчаниками, опоками (Геологическая ..., 1960). Нижнемеловые отложения представлены четырьмя ярусами: готеривским, барремским, аптским, альбским. Вся толща нижнемеловых отложений сложена песчано-глинистыми осадками - в основном это темно-серые и буровато-серые плотные, иногда комковатые, неизвестковые глины. Общая мощность меловых отложений 150-200 м. Широко распространены четвертичные отложения - флювиогляциальные пески, песчано-суглинистый аллювий речных террас. Встречаются они на склонах долин и балок, встречаются также аллювиальными образованиями в поймах рек и надпойменных террасах. Это, в большинстве своем, песчаные и суглинистые фации. На водораздельных поверхностях залегает щебнисто-глинистый элювий мощностью в несколько десятков сантиметров. В пойме р. Свияга широко представлен пойменный и русловой аллювий, а также аллювий надпойменных террас.
Поверхность бассейна среднего течения Свияги отличается тем, что рельеф слагают более молодые геологические образования мезозойского возраста - породы юрского и мелового ярусов (Каштанов, 1954). Это, в основном, пестроцветные пермские глины и глинистые осадки верхней юры и нижнего мела, прикрытые с поверхности лессовидными породами. По склонам долин встречаются толщи глин и мергелей татарского яруса верхней перми.
Нижняя часть бассейна сложена осадочными породами разного геологического возраста. Среди осадочных пород палеозоя устанавливаются два комплекса отложений: морской и континентальный. Верхнепермские отложения, слагающие современный рельеф, представлены двумя яруса-
ми: казанским и татарским (Игнатьев, 1978). Отложения нижнеказанского подъяруса сложены преимущественно карбонатными породами - это известняки, глины, мергели, доломиты, гипс. Обнажения татарского яруса, по литологическому составу крайне пестры, причем преобладают пестроокрашенные глины. Породы татарского яруса перекрыты тонким плащом (до 2 м) элювиально-делювиальных отложений, мощность которых возрастает до 5-10 м на пологих склонах речных долин. В долинах рек обнажаются известняки и доломиты казанского яруса. В долине р. Кубня ведущее место занимают серые и темно-серые слюдистые юрские песчано-глинистые отложения. По долинам рек и на склонах водоразделов коренные породы скрыты под толщей четвертичных отложений, представленных песками с примесью гравия и гальки, суглинками, легкоплавкими глинами, супесями. По происхождению и условиям залегания в рельефе это аллювиальные, делювиальные и элювиальные образования.
Почвенный покров бассейна реки разнообразен. В верховьях он слагается в основном серыми лесными оподзоленными разностями. На поверхности водоразделов и их выпуклых склонах, на межовражных плато развиты серые лесные почвы. Отдельными небольшими пятнами встречаются дерново-подзолистые почвы, развитые под лесами.
В среднем течении преобладают черноземные почвы, представленные оподзоленными, выщелоченными, карбонатными, типичными и луговыми подтипами глинистого гранулометрического состава. Наиболее широко распространены выщелоченные черноземы, развитые на пологих склонах водоразделов по всему левобережью Свияги. Лишь высокие части водораздела Волги и Свияги заняты светло-серыми, серыми и темно-серыми лесными почвами. В долинах Сви-яги и Карлы значительное развитие имеют плодородные пойменные почвы. На вершинах водораздельных массивов правобережья и на поверхности песчаной террасы Карлы развиты песчаные и супесчаные дерново-подзолистые почвы.
В нижнем течении основной фон составляют серые, светло-серые, темно-серые и коричнево-серые разновидности лесных почв. Они имеют глинистый и тяжелосуглинистый состав и содержат от 2 до 8 % гумуса. Менее значительные площади составляют оподзоленные и выщелоченные черноземы. Они встречаются на нижних частях склонов левых притоков Свияги. По ровным, чуть повышенным террасовым участкам речных долин Кубни и Свияги в условиях периодического затопления паводковыми водами сформировались аллювиальные почвы.
Верхняя часть бассейна - типично лесостепная зона. Лесные массивы расположены в основном на водораздельных плато и склонах оврагов (Ландшафты ..., 2007). Высокое плато занято сплошь сосновыми и сосново-широколиственными лесами, типичными дубравами и возникшими на их месте в результате вырубки насаждениями с господством осины, липы и березы. Подлесок состоит из лещины, бересклета, жимолости, крушины ломкой, шиповника. В хорошо развитом травяном покрове, кроме сныти, представлены ясменник пахучий, звездчатка лесная, борец, яснотка, купена и др. Отдельные площади, еще недавно находящиеся под дубравами, теперь заняты посадками из молодых искусственных насаждений сосны. Травяные ассоциации представлены лугами. Луга расположены по склонам балок и оврагов, в поймах малых рек, вокруг лесов, пашен и населенных пунктов. Это в основном верховые типчаково-мятликово-разнотравные и типчаково-степно-разнотравные луга. На низком плато чаще встречаются безлесные участки на черноземах, которые распаханы (50 %).
В растительном покрове среднего течения реки преобладают остепненные пространства, полностью освоенные человеком. Это самый малолесный район. Наибольшую площадь занимают широколиственные леса с господством дуба. Чистых дубрав мало, в большинстве распространены дубовые насаждения с примесью липы, клена, вяза, ильма, иногда осины и березы. В долине Карлы на песчаных и супесчаных почвах преобладают сосновые леса с примесью березы, осины, иногда дуба, липы. Травяные ассоциации представлены лугами, занятыми под пастбища и сенокосы. Луга расположены главным образом на склонах балок и оврагов, на крутых склонах водоразделов, непригодных для распашки, частично по долинам рек, вокруг лесов и пашен.
Естественный растительный покров нижнего течения реки сильно изменен. Имеются, значительно сведенные человеком, широколиственные леса, которые занимали когда-то значительные площади с обширными массивами из дуба (так называемые «казанские дубравы») и распаханная луговая степь. В настоящее время основная часть территории занята степной растительностью, причем сохранилась она лишь на небольших, неудобных для распахивания участках, а растения, характерные для степей, нередко встречаются на пашнях, в лесах и даже на лугах. Значительные площади лесов сведены в результате распашки. Леса в настоящее время имеют мелкий островной характер на довольно ровных возвышенных плато и занимают в основ-
ном водоразделы Волги и Сулицы, Волги и Сухой Улемы. Относительно ненарушенные лесные массивы сохранились на водосборах притоков Свияги-Кубни (Кайбицкие дубравы) и Кильны (Тархановские дубравы).
На территории бассейна Свияги сложился континентальный климат с теплым летом и умеренно холодной зимой, с достаточным увлажнением (ГТК более 1). Для климата бассейна Свияги большую роль играет вхождение воздушных масс с Атлантического океана. Оно обуславливает большую часть атмосферных осадков, под влиянием которых ослабевают континентальные черты климата (Климат ..., 1983). Особенностью климата бассейна, как и всей окружающей его территории, является наличие двух резко отличающихся периодов -теплого с положительными температурами и холодного с отрицательными температурами и образованием устойчивого снежного покрова.
Средние годовые температуры, в зависимости от рельефа, облачности и высоты места, изменяются по территории незначительно, от 3 до 4° выше нуля. Самым теплым месяцем является июль, со средней месячной температурой 19-20° тепла, и, наоборот, в январе, самом холодном месяце, температура равна 13° ниже нуля. Период с положительными среднемесячными температурами длится с апреля по октябрь; с ноября по март наблюдаются отрицательные температуры. Летом в июле наблюдаются и самые максимальные температуры воздуха, достигающие +37.0-40.0°. Абсолютный минимум температуры воздуха падает на январь и составляет 47.0-48.0° ниже нуля. Таким образом, средняя годовая амплитуда температуры составляет 32-34°, абсолютная амплитуда температуры 80°. Такая большая амплитуда самого холодного и самого теплого месяцев подтверждает континен-тальность климата. Естественно, что в отдельные годы наблюдается существенное отклонения вышеуказанных характеристик от средних многолетних.
Температура воздуха тесно связана с температурным режимом почвы. Средняя годовая температура почвы составляет 6-7° выше нуля в слое 1.5-2.0 м. По сезонам года изменение температуры с глубиной выражено четко: зимой температура с глубиной возрастает, поток тепла направлен снизу вверх, летом, наоборот, более нагретыми являются поверхностные слои, поток тепла направлен сверху вниз.
Средняя продолжительность безморозного периода составляет 120-145 дней, вегетационного (со средней температурой выше 10°) - 135-140 дней.
Годовая сумма осадков на территории бассейна составляет 390-460 мм, 70 % из которых выпадают в теплый период года (с апреля по октябрь -
320 мм), а в первую половину вегетационного периода выпадает до 100 мм осадков. Месяцем наибольших осадков считается июль (50-65 мм), наименьшим - февраль (20-25 мм).
Устойчивым снежный покров становится к началу второй декады ноября (20-21). Число дней со снежным покровом достигает 150. Средняя высота снежного покрова 28-37 см, наибольшая -42 см. Снег залегает неравномерно. Большое его количество сдувается ветром в пониженные элементы рельефа и на подветренные склоны северной экспозиции.
Зимой преобладают ветры юго-западного и юго-восточного направления, летом - юго-западного и западного. Зима длится около 5 месяцев. Зима холодная, но несколько мягче, чем в других бассейнах.
Основной рекой бассейна является река Свияга, которая протекает в широкой, хорошо разработанной долине с резко выраженной асимметрией ее склонов. Свияга берет начало в 5 км от с. Кузоватово Барышского района Ульяновской области на массиве Ульяновско-Саратовского плато (Государственный ..., 1985). Начинается река длинной сухой лощиной в отложениях сызран-ского яруса в виде крошечного ручейка, очень медленно увеличиваясь в размерах. Впадает Свияга в Куйбышевское водохранилище (Свияжский залив) в 1.5 км ниже с. Соболевское Верхнеуслонского района РТ. Длина реки 377.4 км. Общее падение 217 м, средний уклон 0.6 %о, средняя высота водосбора 164 м. Свияга принимает 79 притоков. Водосбор Свияги асимметричен и, как следствие этого, левые притоки ее наиболее крупные: Малая Свияга (44.2 км), Гуща (59.8 км), Сельда (65.8 км), Бирюч (54.9 км), Цильна (54.1 км), Карла (88.4 км), Була (117.9 км), Бирля (48.0 км), Кубня (165.1 км). С правой стороны в Свиягу впадают реки Улема (72.0 км), Сухая Улема (48.0 км). Долина Свияги
изрезана множеством оврагов и балок. Расстояние между коренными склонами достигает 10 км и более, а ширина дна долины в пределах поймы и низких надпойменных террас составляет 3-5 км. Правый склон долины крутой (от 7 до 20), левый склон пологий (от 2 до 5).
Пойма реки высокорасположенная, двухсторонняя, сплошная, ровная, шириной от 1-2 до 4-5 км. В пределах поймы много озер - стариц и заводей. Русло реки извилистое, особенно в среднем течении, шириной от 10 м в среднем до 40 м в нижнем течении. Русло часто дробится на узкие рукава, имеет много отмелей и перекатов с глубиной 20-30 см, на плесах глубина достигает 4-5 и более метров. Преобладающие глубины в Свияге на плесах 2-4 м, а на перекатах 0.3-1.0 м. Скорости течения составляют 0.5-1.0 м/с на перекатах и 0.1-0.2 м/с на плесах. Берега низкие (до 2 м), крутые, песчаные или супесчаные. В нижнем течении глубина Свияги колеблется от 1 до 6 м, а годовые колебания уровня воды в реке составляют 2.5-3.5 м.
Для регулирования стока реки в бассейне построено огромное количество прудов, в числе которых имеются специальные рыбоводческие водоемы.
В связи с созданием Куйбышевского водохранилища изменились гидрографические характеристики Свияги. Если до создания водохранилища длина Свияги была равна 428.5 км, то современная ее протяженность составляет 377.4 км, из которых 161.2 км расположено на территории РТ (Длины ..., 2003). Сравнительный анализ картографического материала разных лет издания (1942 и 1988 гг.) показал, что кроме уменьшения длины самой Свияги, за прошедшие 50 лет уменьшилась как суммарная длина всех притоков бассейна на 2038.8 км, так и количество притоков с 1117 до 804 (табл. 1).
Таблица 1. Сравнительная характеристика структуры речной сети Свияги до и после создания
Куйбышевского водохранилища
Порядок притока Количество притоков Длина притоков, км
40-е годы XX 90-е годы XX 40-е годы XX 90-е годы XX
I 81 79 1660.8 1439.9
II 346 262 2182.3 1298.8
III 421 301 1187.9 442.4
IV 199 131 292.6 175.0
V 44 27 62.3 29.9
VI 13 4 25.5 3.6
VII 10 - 15.9 -
VII 3 - 1.1 -
Всего 1117 807 5428.4 3389.6
Первый водомерный пост на Свияге был открыт в 1923 г. у с. Вырыпаевка с целью получения расчетных данных для проекта Ульяновской гидроэлектростанции (проект не был осуществлен). Намечалось сбрасывать воды Свияги в Волгу, используя разницу уровней в 60 м при расстоянии между реками в 2 км. В 1930 г. были открыты посты в Ульяновске и с. Сельдинском (ниже устья р. Сельдь). В 1931 г. Татарское Управление ЕГМС открывает пункты наблюдений на реке Свияга у с. Ивашевка, действующий по настоящее время и являющейся опорным пунктом, на котором производятся наблюдения за стоком реки. Примерно в это же время были созданы водомерные посты в различных пунктах на притоках - Деушево, Патрикеево, Гаврилково, Чуру-Барышево, Александрия (табл. 2).
Действовали эти водомерные посты от 5-10 месяцев (Ивановка, Раково) до 1-7 лет. На постах велись наблюдения за уровнем воды, стоком воды и наносов, химическим составом воды и толщиной льда.
В 1946 г. Отдел Энергетики и водного хозяйства Казанского филиала АН СССР начал систематизированные экспедиционные исследования меженного стока малых рек Среднего Поволжья (гидрометрические съемки) по специально разработанной методике (Петров, 1956). На Свияге гидрометрическая, а вместе с ней и гидрохимическая съемки проводилась неоднократно - в 1948, 1950, 1966, 1969, 19951997, 2011 гг.
Наиболее характерной и отличительной фазой водного режима р. Свияга является весеннее половодье, сток которого составляет большую половину (до 52 %) годового стока и характеризуется большой изменчивостью,как по срокам наступления, продолжительности, так и по ежегодному объему. Важными показателями хода весеннего половодья являются даты начала половодья, крутого подъема, наступления максимума и конца спада, средние значения которых могут существенно различаться по частным водосборам. Определить конец половодья бывает достаточно трудно в виду того, что сначала спад уровней воды в реке происходит достаточно ясно, а затем он замедляется и часто осложняется дождевыми паводками, неравномерным таянием снега и условиями добегания. Резкий подъем уровней воды на Свияге начинается обычно в конце марта -начале апреля, примерно за 8-10 дней до вскрытия реки. Часто пик половодья проходит при наличии ледовых явлений. В отдельные
годы сроки начала половодья колеблются в значительных пределах и отличаются от средних на 15-20 дней. Ранними в бассейне Свияги были весны 1933, 1937, 1968, 1970-71, 1974-75, 1981, 1983-85 гг., когда половодье началось 14-30 марта (Государственный ..., 1985; Информационная ..., 1999; Ресурсы ..., 1971). Средняя продолжительность половодья составляет в районе Коромысловки 24 дня, а у Ивашевки 30 дней. В отдельные годы продолжительность половодья колеблется от 35 (1955, 1966 гг.) до 52 суток (1968 г.). Длительность половодья обусловлена наличием в рельефе бассейна длинных, узких, глубоко врезанных оврагов, в которых аккумулируется большое количество снега, медленно тающего весной и создающего растянутое во времени половодье.
В период весеннего половодья наблюдаются наибольшие суточные расходы воды в реке. Высокий половодный сток образуется в дружные и поздние весны в результате интенсивного таяния достаточно больших снегозапасов и обильных дождей, которые накладываются на основную волну талых вод. Максимальные расходы отмечались в 1979 г. у с. Коромысловка (74 м3/сек), у с. Вырыпаевка (822 м3/сек), у с. Ивашевка (1560 м3/сек). Весенний ледоход часто сопровождается заторами на крутых поворотах реки. Иногда пойма затапливается раньше, чем пройдет основная масса льда.
Расходы воды в реке тесно связаны со слоем стока на водосборе. По данным УГМС суммарный слой весеннего стока в бассейне Свияги составляет в районе с. Коромысловка 82 мм, а у с. Ивашевка - 108 мм.
После окончания спада уровней половодья (конец мая - начало июня) на реке устанавливается устойчивая и продолжительная летне-осенняя межень, которая длится 160-180 дней вплоть до появления ледовых образований. В ранние и дружные весны межень начинается значительно раньше - в начале мая, а в затяжные поздние весны начало межени смещается на середину июня. В меженный период на реках наблюдаются самые низкие уровни воды, минимум которых обычно отмечается в августе-сентябре. Основная доля в питании рек этого периода принадлежит подземным водам. При недостаточном их поступлении в русло довольно часто наблюдается пересыхание либо верховьев рек, либо всей реки. По данным УГМС РТ, средний многолетний расход воды за период летней межени составил у с. Вы-рыпаевка 4.18 м3/с, а у Ивашевки 7.76 м3/с.
Таблица 2. Пункты наблюдений на р. Свияга и ее притоках
№ п/п Река Пункт наблюдений Расст. от устья, км Площадь водосбора, км2 Период действия
открыт закрыт
1 Свияга с. Коромысловка 359 237 20.11.1653 действ.
2 Свияга с. Порецкое 327 1410 13.06.1930 16.11.1953
1 Свияга с. Вырыпаевка 251 3600 12.06.1932 действ.
3 Свияга с. Вырыпаевка 248 3610 1.04.1923 12.06.1932
4 Свияга г. Ульяновск 242 3620 15.02.1930 31.12.1931
5 Свияга с. Сельдинское 235 4640 23.02.1930 31.12.1931
6 Свияга с. Шумовка 200 5030 21.12.1934 31.12.1937
7 Свияга с. Ивановка 140 8090 22.11.1953 31.08.1954
8 Свияга с. Ивашевка 128 8300 24.05.1931 1996
9 Свияга г. Буинск 116 9357 1996 действ.
10 Свияга с. Деушево 83 9820 21.05.1931 31.12.1937
11 Свияга с. Бишево 73 11600 25.09.1959 31.12.1962
12 Свияга с. Патрикеево 36 13400 16.06.1932 01.11.1933
13 Свияга с. Бурундуки 26 13600 01.10.1933 31.12.1962
14 Свияга д. Гаврилково 0 17400 27.06.1932 15.01.1936
15 Мал. Свияга с. Бестужевка 9 411 19.07.1954 действ.
16 Грязнушка пос. Вырыпаевка 3.5 115 1.08.1945 31.12.1959
17 Сельда Сельдь 3.8 987 25.03.1959 действ.
18 Цильна д. Раково 5 805 03.12.1936 04.07.1937
19 Мал.Цильна с. Ст. Шаймурзино 6,5 329 07.12.1962 17.08.1964
20 Карла Крд. Карлинский 69 149 16.04.1958 31.05.1958
11 Карла д. Тиньгаш 16 920 01.09.1976 действ.
21 Була с. Батырово 72 513 19.07.1950 8.03.1952
22 Була д. Чатбаш 16 1320 28.07.1950 10.04.1995
23 Улема д. Нармонка 53 181 05.07.1945 1992
24 Улема д. Алабердино 31 626 1992 действ.
25 Улема д. Чуру-Барышево 6,9 834 04.07.1934 31.12.1937
26 лог б/назв. с. Нармонка 1 2,25 01.01.1948 01.05.1988
27 Сухая Улема д. Ст. Барышево 14 853 12.12.1935 31.12.1937
28 Берли с. Бол. Кайбицы 2,7 121 23.07.1948 31.12.1953
29 Кубня с. Корезино 130 464 4.10.1948 8.03.1952
30 Кубня с. Чутеево 106 930 11.08.1946 действ.
31 Кубня д. Александрия 29 2390 16.05.1931 31.12.1937
В устье реки Свияга в период летней межени протекает 13.7 м3/сек. Модули подземного питания колеблются от 0.5-5.0 до 10.0 л/сек-км2 (вдоль основного русла).
Зимняя межень на Свияге устойчивая, начинается она обычно в первой половине ноября и продолжается 136-142 дня. Для зимнего периода характерен продолжительный устойчивый ледостав (толщина льда 90-95 см). В местах выхода грунтовых вод устойчивого ледостава не бывает. Наиболее ранние сроки наступления зимней межени наблюдаются в конце октября,
а наиболее поздние приходятся на середину декабря. Величина слоя стока за период зимней межени составляет в среднем 15-20 мм. Самый маловодный период зимней межени наступает в январе-феврале. В маловодные и очень маловодные годы он сдвигается на более ранние сроки (декабрь-январь), а в многоводные наблюдается чаще всего в феврале. По данным УГМС средний многолетний расход воды за период зимней межени составил у с. Вырыпаевка 3.24 м3/с, а у Ивашевки 3.82 м3/с, модуль стока, соответственно, 0.90 и 0.98 л/сек-км2.
В бассейне Свияги летняя межень часто нарушается дождевыми паводками продолжительностью до 10-13 часов. Но существенного влияния на режим стока дождевые паводки не оказывают и, поэтому, большого значения в режиме реки не имеют. Они намного меньше, чем весеннее половодье, и если приводят к увеличению стока летом, то это явление временное и незначительное по величине. Во всяком случае, это увеличение не превышает величину среднего годового расхода. Суммарный слой стока за период паводка в районе с. Бурундуки составляет 3.7 мм, а у с. Коромысловка 16 мм. Самый наибольший среднесуточный расход воды за паводок отмечался в районе с. Ивашевка -96.6 м3/с, а у с. Коромысловка - 3.75 м3/с. Осенние дожди редко вызывают существенные подъемы уровней воды в реке. Иногда при затяжных дождях происходит плавный подъем уровней, высота которых не превышает 0.3-0.5 м по сравнению с летним меженным уровнем. Интенсивный нагрев речной воды происходит после очищения ее ото льда и в июне-июле температура ее повышается до 20-21°. В отдельные годы речная вода прогревается до 29.7° (27 июля 1971 г.). В такие теплые периоды на реке очень бурно развивается водная растительность. В конце июля начинается постепенный спад температуры воды и уже в августе средние месячные ее значения на 1.52° ниже, чем в июне. В сентябре-октябре идет интенсивное понижение температуры воды и, как правило, в первой декаде ноября происходит переход ее через 0.2 °С. Наиболее ранний переход температуры воды через 0.2 С осенью произошел в 1976 г. (13 октября), а наиболее поздний в 1971 г. (6 декабря). Строгой закономерности в изменении температуры воды в летний период по длине реки не наблюдается. Как правило, температура воды на р. Свияга несколько увеличивается к устью (на 0.5-1.0 С) и от с. Коромысловки до с. Бурундуки она составляет 12.2-13.8 С. В летний период 2011 года температура воды в Свияге была несколько выше по всей длине реки (2224 С). Увеличению температуры воды мешают более холодные воды притоков, поступающие в основное русло.
Ледообразование на реке происходит преимущественно в начале ноября в период ее малой водности. Наиболее раннее ледообразование отмечено в 1976 году (12 октября), а наиболее позднее в 1967 году (22 ноября). Осеннего ледохода и шугохода на р. Свияга не отмечается (71-89 % случаев). Устойчивый ледостав образуется в результате быстрого роста смыкающихся заберегов и устанавливается обычно во второй декаде
ноября. Свияга замерзает почти одновременно по всей длине реки. Наиболее раннее установление ледостава отмечается уже во второй декаде октября при раннем похолодании. Иногда при резких понижениях температуры воздуха ледостав на реке может образоваться в течение суток. Участки перекатов с большой скоростью течения обычно покрываются льдом несколько позднее плесов. Продолжительность пребывания реки подо льдом в среднем составляет 140 дней. Наиболее интенсивный прирост льда идет в первые три-четыре декады. Это зависит от температуры воздуха и толщины снега на льду. Еже в январе средняя толщина льда составляет 44-48 см, максимальная - 63-70 см. Обычно после января нарастание льда происходит более медленно. При быстром падении уровня в зимний период на отдельных участках лед нависает над водой, и дальнейшее нарастание толщины льда замедляется (р. Улема - с. Нармонка, 1961 г.). К концу зимы средняя толщина льда на реке увеличивается до 60-61 см, а максимальная отмечалась в районе Ивашевки в 103 см (1969 г.). Ледовый покров устойчивый, сплошной, с ровной поверхностью. Образование донного льда на Свияге не отмечалось. Лед на реке начинает разрушаться еще до наступления устойчивой положительной температуры воздуха в связи с воздействием солнечной радиации. Продолжительность вскрытия зависит от погодных условий и интенсивности весеннего стока притоков. Процесс разрушения начинается с появления трещин и закраин, обычно за 8-10 дней до вскрытия. Вскрывается река в среднем в начале апреля. Наиболее раннее вскрытие отмечалось в третьей декаде марта, а наиболее позднее (в более суровые зимы) в третьей декаде апреля.
Сток наносов - одна из важных характеристик, используемая, в частности, при проектировании гидротехнических сооружений на реках и использовании речных вод для водоснабжения. Наблюдения за стоком речных наносов ведутся на постах УГМС. Речные наносы подразделяются на взвешенные и влекомые. Для равнинных рек доля последних не превышает 10 % и наблюдения за ними не проводятся. Наибольшей величиной стока наносов характеризуется период половодья. Пик стока наносов обычно совпадает с максимумом стоком воды весной. Средний многолетний расход взвешенных наносов составляет в районе с. Коромысловка 0.16 кг/с, а у с. Вырыпаевка -2.4 кг/с. Средняя мутность воды у Коромысловки 240 г/м3 и у Вырыпаевки 250 г/м3. Мутность воды значительно колеблется как внутри года (по сезонам), так и в многолетнем разрезе.
На Свияге распределение стока наносов и стока воды по сезонам года достаточно согласовано. В период половодья по реке проходит более 94 %, а зачастую и весь объем годового стока наносов. Это связано с тем, что в половодье наблюдается смыв и перенос водами реки тех продуктов выветривания, которые накопились на водосборе. Весной происходит подмыв и обвал высоких обрывистых берегов. Такая русловая эрозия наблюдается практически каждый год. Величина твердого стока определяется во многом и хозяйственной деятельностью человека, связанной с тем, что, кроме продуктов естественной русловой и водной эрозии, в реку поступает огромное количество почвы с распаханных земель и размываемых плотин. Взвешенные наносы состоят из ила (диаметр частиц менее 0.01 мм) и пылеватых частиц (диаметр от 0.05 до 0.01 мм). В период межени преобладают пылеватые частицы (до 72 % по массе). В период половодья до 60 % от общей массы взвешенных наносов составляют частицы диаметром от 0.2 до 1.0 мм.
Заключение
Таким образом, сток р. Свияга является результатом взаимодействия целого комплекса различных физико-географических факторов водосборного бассейна, на котором формируется его основная часть, и собственно русла, в котором он концентрируется. Большое разнообразие природных условий водосбора усложняют процесс формирования стока, для определения величины которого необходимо проведение гидрологического анализа, уточняющего распределение по территории всех факторов стока, в том числе и климатических. Должное внимание необходимо уделить процессам снеготаяния, так как именно в этот период формируется весь объем годового стока и идет процесс разделения осадков на поверхностный и подземный сток. От этих процессов в большой степени зависит пополнение запасов подземных вод, которое происходит не ежегодно, а только в те годы, когда наблюдается совпадение благоприятных условий фильтрации и процессов снеготаяния. Геологические и почвенные условия в бассейне Свияги в большинстве случаев благоприятствуют инфильтрации атмосферных осадков, быстро фильтрующихся за пределы непосредственного воздействия на них температуры воздуха и транспирации растений, тем самым в значительной степени пополняя запас грунтовых вод.
список литературы
1. Атлас Республики Татарстан. М.: ПКО «Картография», 2005. 215 с.
2. Бутаков Г.П., Дедков А.П. Зорина Е.ф. и др. Эрозионный рельеф временных водотоков Восточноевропейской равнины//Эрозионные и русловые процессы. М.: Изд-во МГУ, 1996. Вып.2. с. 24-39.
3. Геологическая карта Татарской АССР масштаба 1:500000. Казань, 1960. 102 л.
4. Геология СССР Том XI. Поволжье и Прикамье. Ч. 1. Геологическое описание. М.: Недра, 1967. 872 с.
5. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Т. 1. РСФСР. Выпуск 24. Бассейны рек Волги (Среднее и Нижнее Поволжье) и Урала. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 519 с.
6. Длины малых рек Республики Татарстан. Справочник. Казань: Новое знание, 2003. 320 с.
7. Игнатьев В.И. Эволюция представлений о геологии казанского яруса Русской платформы. Казань: Изд-во КГУ, 1978. 103 с.
8. Информационная база данных «Гидрология: реки и каналы». Создана по материалам Госкомгидромета за весь имеющийся период наблюдений. Казань: Архив отдела гидрологии ИнЭПС, 1999.
9. Каштанов с. Г., Нелидов Н.Н. Геологические данные о плиоценовом возрасте длин рек Казанки и Свияги//Ученые записки КГУ 1954. Т. 113, кн.12. с. 155-163.
10. Климат Татарской АССР Казань: Изд-во Казанского университета, 1983. 159 с.
11.Ландшафты Республики Татарстан. Региональный ландшафтно-экологический анализ/Под ред. О.П.Ермолаева. Казань: Изд-во «Слово», 2007. 411 с.
12. Очерки по географии Татарии. Казань: Таткни-гоиздат, 1957. 357 с.
13.Петров Г.Н. Меженный сток и его изучение (Методика исследований на примере малых рек Среднего Поволжья)// Тр. Казанского филиала АН СССР. Сер. энергетики и водного хозяйства. Казань: Таткнигоиздат, 1956. Вып. 1. 144 с.
14.Почвенная карта Татарской АССР М 1:600000. 1985.
15. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 12. Вып. 1. Л.: Гидрометиздат, 1971. 368 с.
16. Сементовский В.Н., Батыр В.В., Ступишин А.В. Рельеф Татарии. Казань: Татгосиздат, 1951. 125 с.
17. Спиридонов А.И. Геоморфология европейской части СССР М.: Высшая школа, 1978. 335 с.
A.T. Gorshkova, O.N. Urbanova, N.V. Bortniko-va, O.V. Pavlova, A.I. Karimova. Natural factors in streamflow formation in the territory of Predvolzhje of the Republic of Tatarstan
Studying of the geomorphological basis structure of the territory as a fundamental factor of formation, movement and unloading of underground and surface water is an essential component ofthe analysis in water systems research. The article reveals the importance of knowledge of the natural basis structure of the Predvolzhye territory of the Republic of Tatarstan for understanding the processes of streamflow formation.
Keywords: natural conditions; streamflow regime; river basin; the Republic of Tatarstan.
