CC BY
14
УДК 626.81
DOI: 10.24412/1728-323X-2020-6-46-50
ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ УРАЛО-ЗАПАДНОСИБИРСКОГО ЗЕМЛЕДЕЛЬЧЕСКОГО СУБРЕГИОНА
Ю. А. Падалко, к. г. н., науч. сотр. отдела ландшафтной экологии Института степи УрО РАН. E-mail: yapadalko@gmail.com, Оренбург, Россия
Выявлены водохозяйственные особенности регионов степной и лесостепной зон Урала и Западной Сибири (Урало-Сибирский земледельческий субрегион), характеризующийся интенсивным земледельческим освоением. Проблемы использования водных ресурсов в южных регионах Урала и Западной Сибири приобретают особую остроту при планировании пространственного развития этих регионов в условиях современных климатических и антропогенных изменений. Создана геоинформационная база данных с атрибутивной статистической информацией по выбранным субъектам РФ. Рассмотрены особенности речных бассейнов по гидрологическим параметрам в пределах регионов. Для выбранной территории характерен транзитный речной сток и трансграничная специфика речных бассейнов. Дана оценка водообес-печенности регионов с расчетом удельного обеспечения водными ресурсами на одного жителя. Установлен коэффициент использования (водный стресс) — соотношение объемов водопотребления к доступным возобновляемым водным ресурсам в разрезе регионов. Структура водопотребления позволила выделить регионы по водохозяйственной специализации: промышленное и сельскохозяйственное водоснабжение. Представлены расчеты разбавления сточных вод всех категорий общим поверхностным стоком по каждому региону. Результаты исследования выявили диспропорции не только в обеспеченности водными ресурсами, но их использования по регионам РФ Урало-Западносибирского земледельческого субрегиона России. Исследования проведены в связи с разработкой стратегии пространственного развития, указанного субрегиона в условиях современных гидроклиматических изменений.
The water management features of the regions of the steppe and forest-steppe zones of the Urals and Western Siberia (the Ural-Siberian agricultural subregion), characterized by intensive agricultural development, are revealed in the paper. The problems of using water resources become especially acute when planning the spatial development of these regions in the context of modern climatic and anthropogenic changes. A geoinformation database has been created with attributive statistical information on some selected subjects of the Russian Federation. The features of river basins in terms of hydrological parameters within the regions are considered. The selected territory is characterized by transit river runoff and transboundary specificity of river basins. The assessment of the water supply of the regions is given with the calculation of the specific supply of water resources per inhabitant. The utilization factor (water stress) has been established, i.e., the ratio of water consumption to available renewable water resources in the context of the regions. The structure of water consumption made it possible to single out regions by water management specialization: industrial and agricultural water supply. The calculations of the dilution of wastewater of all categories by the total surface runoff for each region are presented. The results of the study revealed disparities not only in the provision of water resources, but in their use in the regions of the Russian Federation of the Ural-West Siberian agricultural sub-region of Russia. The studies were carried out in connection with the development of a spatial development strategy for the specified sub-region in the context of modern hydroclimatic changes.
Ключевые слова: степные и постцелинные регионы, Урало-Сибирский субрегион, водные ресурсы, водопользование.
Keywords: steppe and post-virgin regions, the Ural-Siberian subregion, water resources, water use.
Введение. Общими чертами современных водохозяйственных проблем рассматриваемой территории являются дефицит пресных водных ресурсов для земледелия и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также антропогенное воздействие на качество вод, которое усиливается в периоды маловодья. Наиболее остро данные проблемы проявляются в степных регионах России в особенности в земледельческих постцелинных регионах Урала и Сибири. Эти проблемы осложняет транзитный (межгосударственный) характер речного стока.
Территория субрегиона расположена в следующих речных бассейнах: Уральском, Обском (в том числе Тобола, Иртыша и Ишима) и бассейнах бессточных озерных систем и болот на межбассейновых пространствах. Согласно гидрографическому и водохозяйственному районированию Российской Федерации территория субрегиона распределена по четырем округам: Уральский, Камский, Иртышский, Верхнеобский [1, 2]. В субрегионе бассейны рек: Урала, Тобола, Иртыша и Ишима являются трансграничными с Республикой Казахстан, а реки Обь и Иртыш с Китаем и Монголией. На российскую часть приходится более 70 % площади этих бассейнов за исключением реки Ишим (18 % площади бассейна относится к России) (рис. 1). К главным транс -граничным рекам следует добавить притоки Урала — Илек и Орь, Тобола — Убаган, большая ч асть стока которых формируется на территории Казахстана.
Количество осадков теплого и холодного времени находится в близком соотношении, но оказывает различное влияние на поверхностный сток. Неравномерное распределение речного стока как в многолетнем разрезе, так и в течение одного года. Это приводит, с одной стороны, к дефициту водных ресурсов для промышленности, коммунального и сельского хозяйства в маловодных ситуациях, а при многоводье, с другой стороны, к опасности подтопления и наводнениям [3].
Материалы и методы. В ходе исследования составлена ГИС база данных с атрибутивной информацией по выбранным субъектам России суб-
I Границы субъектов Российской Федерации I I Водоразделы речных и бесточных бассейнов
Волжский Уральский ] Тобольский
Речные и бессточные озерные бассейны
Обский НН Карасук и Бурлы
Иртышский [ _ _ | Бессточные бассейны оз. Кулундинское Ишимский Бессточные междуречные территории
Бессточные бассейны Бессточные бассейны
озер Тургая оз. Чаны и др.
Рис. 1. Речные и бессточные озерные бассейны субрегиона
региона. В состав исследуемых регионов были включены земледельческие постцелинные регионы, расположенные в степной и лесостепной природных зонах Урала и Западной Сибири. Статистические данные включали ряды показателей по водному хозяйству и социально-экономическому положению в субъектах Российской Федерации [4, 5, 6].
Результаты и обсуждение. Общие суммарные среднемноголетние объемы водных ресурсов субрегиона составляют около 600 км3 [6]. Часть водных ресурсов формируется за пределами субрегиона и проходит по транзитным рекам, а часть водных ресурсов сосредоточена в многочисленных болотах и озерах регионов. Территория крайне неравномерно обеспечена водными ресурсами как во времени, так и пространстве. Разница между их максимальным и минимальным значением составляет от 1,4 до 5 раз, кроме того, более 2/3 поверхностного стока приходится на весну и начало лета. Основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения являются подземные воды, но в ряде районов Оренбургской, Омской, Новосибирской областей и Алтайского края) использование грунтовых вод невозможно из-за их высокой минерализации [6, 7].
Суммарный объем притока по трансграничным рекам субрегиона, формирующийся за пределами границы РФ, превышает отток за пределы страны (в 2018 г. приток превысил отток в 7 раз).
Основной объем притока приходится на реки Иртыш и Ишим с территории Казахстана (37,9 км3 в 2018 г.), а отток на реку Урал (4,4 км3 в 2018 г.). В настоящее время в связи межгосударственными договоренностями в крупные трансграничные реки проводятся дополнительные сбросы из водохранилищ в периоды низкой обеспеченности [6-8].
Годовой местный сток рек неравномерно распределен по территории регионов, наименее обеспечены поверхностным стоком степные районы приграничные с Казахстаном (рис. 2).
В субрегионе также осуществляется межбассейновая переброска стока из Долгобродского водохранилища (Волжский бассейн, р. Уфа) в Аргазинское водохранилище (Тобольский бассейн, р. Миасс) в Челябинской области, объемом около 70 млн м3 ежегодно. В Алтайском крае по Кулундинскому магистральному каналу из Обского бассейна (р. Обь) в бессточный бассейн озера Кулундинское поступает около 9 млн м3 (проектная мощность 32 млн м3) водного стока для водоснабжения оросительных систем. По водопроводам обеспечиваются пресной водой население и хозяйство, в бессточных озерных бассейнах, где местные водные ресурсы ограничены или невозможно их использование из-за высокой ми -нерализации (например, из р. Большой Кумак в бессточный бассейн на юго-востоке Оренбургской области) [9, 10].
Водоразделы речных и бесточных бассейнов Границы субъектов Российской Федерации
Годовой сток рек, в мм слоя Менее 5 10-20 50-100 200-300 200-500 400-500 ИИ 500-1000 ' 1000-1500 ^^ Более 2000
5-10 20-50 100-200 300-400 300-500' 500-800' 800-1000 1500-2000
Рис. 2. Годовой сток рек в субъектах субрегиона и крупных речных бассейнов (в мм слоя с км 2/год)
100 80 • 60 • 4 40 • 20 •
^ ¿Р Л? ¿> Л? Л? Л?
& ^
А
Ж Ж </' ^ Ж Ж / О^ ..У ^
оЯ
от
кУ
^ *
□Производственное □ Хозяйственно-питьевое □ Орошение ■ Прочие Рис. 3. Структура водопользования в регионах субрегиона
В структуре водопотребления субъектов субрегиона преобладают промышленные водопользователи - 67 %, (в Курганской и Омской областях менее 50 %) [6]. В промышленности основным водопользователем является теплоэлектростанции, что отражается также в объемах сброса сточных вод этих регионов (рис. 3).
Использование водных ресурсов на хозяйственно питьевые нужды составляет - 22 % от общего объема использованной воды, в Омской области водопотребление на данные нужды превышает 50 %. На нужды орошения приходится только - 2 % от общего объема использованных
водных ресурсов в субрегионе. В Алтайском крае около 10 % водных ресурсов идет на орошение, так как регион обладает самой большой действующей мелиоративной инфраструктурой в субрегионе. На прочие нужды включая сельскохозяйственное водоснабжение и рыбное хозяйство расходуется около 9 % от общего водопотребления. Наибольшее затраты на данные нужды отмечаются в Республике Башкортостан и Алтайском крае в связи высокой долей производства животно -водства в структуре хозяйства.
Коэффициент использования (водный стресс) - соотношение объемов водопотребле-
0
Таблица 1
Характеристика водообеспеченности и водопользования в субрегионе
Регион Удельная обеспеченность водными ресурсами, тыс. м3/чел. в год Коэфф. использования местного стока Коэфф. использования общих водных ресурсов Кратность разбавления сточных вод всех категорий
Алтайский край 23,2 1,8 0,6 211
Курганская область 4,1 7,1 2,2 105
Новосибирская область 23,3 4,6 0,8 127
Омская область 20,9 3,0 0,4 311
Оренбургская область 6,3 22,0 13,0 14
Республика Башкортостан 8,4 3,1 2,2 78
Челябинская область 2,1 13,2 11,8 8
Тюменская область 161,5 0,1 0,2 1805
Составлено на основе расчетов автора по данным [4—6].
ния к доступным возобновляемым водным ресурсам. При соотношении менее 10 % водного стресса не наблюдается; если от 10 до 20 % — существует слабая нехватка воды; если 20—40 % — умеренная; превышение 40 % означает высокий уровень нехватки воды (водный стресс) [11]. Коэффициент использования водных ресурсов как общих, так и местного стока в регионах субрегиона, составляет менее 10 % за исключением Оренбургской и Челябинской областей, где наблюдается слабая и умеренная нехватка воды в маловодные периоды (таблица 1).
Удельная водообеспеченность на одного жителя в среднем по регионам достигает 31,2 тыс. м3/чел. в год. Критическим значением является 1,7 тыс. м3 /чел. в год. Среди регионов наибольшим значением удельной водообеспеченности характеризуется Тюменская область, без учета этого региона среднее удельная водообеспечен-ность субрегиона уменьшается больше чем в два раза до 12,6 тыс. м3/чел. в год. Высокую удельную водообеспеченность имеют также Алтайский край, Новосибирская область и Омская область за счет транзитного стока.
Одним из показателей нагрузки на водные ресурсы, кроме коэффициента использования, служит показатель кратности разбавления сточных вод всех категорий поверхностными водными ресурсами. В среднем по субрегиону составляет кратность разбавления всех категорий сточных вод составляет 332 раза. Наибольше значение показателя отмечается в Тюменской области в 1805 раз. В Оренбургской и Челябинской областях ситуация с разбавлением сточных вод несколько хуже, чем в среднем по субрегион.
В остальных регионах показатель выше, чем в среднем по России. В Обь-Иртышском речном бассейне общая кратность разбавления сточных вод в разы больше из-за водности рек. Но в бассейнах небольших степных рек и индустриально развитых регионах кратность разбавления сточ-
ных вод более сложная. Ситуация осложняется трансграничным переносом по рекам Тобол, Ишим, Иртыш, Илек, Орь загрязняющих веществ с территории Казахстана. Качество воды по удельному комбинаторному индексу загрязненности воды характеризуется как «загрязненная» и «грязная» [9, 10]. Качество воды ухудшается в периоды маловодий на реках, а также имеются проблемы в отдельных районах субрегиона в обеспечение населения качественной питьевой водой из-за износа водопроводной сети и оборудования по водоподготовке, а также необходимости замены источников водоснабжения.
Заключение. В целом земледельческие постцелинные регионы Урала и Западной Сибири благодаря транзитному стоку достаточно хорошо обеспечены водными ресурсами. Но характерной чертой субрегиона является сезонная и территориальная дифференциация в поверхностном стоке рек, что влияет на размещение хозяйства и населения. Основным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения являются подземные воды, за исключением бессточной озерных районов и приводораздельных участков субрегиона из-за преобладания минерализованных вод. В водопотреблении преобладают нужды топливно-энергетического комплекса, наибольший объем водных ресурсов используется на выработку электроэнергии. В большинстве регионов водный стресс не отмечается за исключением Челябинской и Оренбургской областей. Но в части регионов в периоды маловодья возрастает проблема качества водных ресурсов связанное с трансграничным переносом загрязнений и тем, что регионах наименьшая кратность разбавления сточных вод всех категорий, чем в среднем по субрегиону и России в целом.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 20-17-00069).
Библиографический список
1. Постановление Правительства Российской Федерации от 30 ноября 2006 г. № 728 «О гидрографическом и водохозяйственном районировании территории Российской Федерации и утверждении границ бассейновых округов».
2. Национальный атлас России: в 4 т. / гл. редкол.: А. В. Бородко (пред.), В. В. Свешников (гл. ред.) и др. — М.: Рос-картография, 2004—2008. — 4 т.
3. Экстремальные гидрологические ситуации [Текст]: сборник / отв. ред. Н. И.Коронкевич и др.; Ин-т географии РАН. — М.: Медиа-ПРЕСС, 2010. — 464 с.
4. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2018 году». — М.: Минприроды России; НПП «Кадастр», 2019. — 844 с.
5. Регионы России. Социально-экономические показатели. 2019: Стат. сб. — М.: Росстат, 2019. — 1204 с.
6. Ресурсы поверхностных и подземных вод, их использование и качество. 2018 год. Водный кадастр Российской Федерации. Справочное издание // СПб.: Росгидромет, ООО «Победа», 2019. — 153 с.
7. Чибилев А. А. Бассейн Урала: история, география, экология. — Екатеринбург: УрО РАН, 2008. — 312 с.
8. Чибилев А. А. Физико-географические особенности российско-казахстанского приграничья / Российско-Казахстанский трансграничный регион: история, геоэкология и устойчивое развитие. — Екатеринбург: УрО РАН, 2011. — С. 48—64.
9. Рыбкина И. Д., Сивохип Ж. Т. Водные ресурсы российско-казахстанского трансграничного региона и их использование // Юг России: экология, развитие. — 2019. — № 3. — С. 70—86. Б01: 10.18470/1992-1098-2019-2-70-86.
10. Чибилев А. А., Сивохип Ж. Т., Винокуров Ю. И., Красноярова Б. А., Платонова С. Г., Рыбкина И. Д., Скрипко В. В., Стоящева Н. В. Проблемы и предпосылки трансграничного взаимодействия регионов российско-казахстанского приграничья / Российско-Казахстанский трансграничный регион: история, геоэкология и устойчивое развитие. — Екатеринбург: УрО РАН, 2011. — С. 166—195.
11. Данилов-Данильян В. И., Хранович И. Л. Управление водными ресурсами. Согласование стратегий водопользования. — М.: Изд-во «Энциклопедия», 2016. — 216 с.
WATER RESOURCES AND THEIR USE IN THE REGIONS OF THE STEPPE AND FOREST-STEPPE ZONES OF THE URALS AND SIBERIA
Yu. A. Padalko, Ph. D. (Geography), Research Officer of the Landscape Ecology Department of the Institute of the Steppe of the Ural Branch of the RAS. E-mail: yapadalko@gmail.com
References
1. Postanovlenie Pravitelstva Rossijskoj Federacii ot 30 noyabrya 2006 g. № 728 "O gidrograficheskom i vodohozyajstvennom rajonirovanii territorii Rossijskoj Federacii i utverzhdenii granic bassejnovyh okrugov" [Decree of the Russian Government]. Moscow. 2006 [in Russian].
2. Nacionalnyj atlas Rossii. [National atlas of Russia]. Moscow, Roskartografiya. 2004—2008. In 4 vol. [in Russian]
3. Ekstremalnye gidrologicheskie situacii: sbornik. Otv. red. N. I. Koronkevich i dr. [Extreme hydrological situations. Collected papers]. In-t geografii RAN. Moscow. Media-PRESS, 2010. 464 p. [in Russian]
4. Gosudarstvennyj doklad "O sostoyanii i ob ohrane okruzhayushej sredy Rossijskoj Federacii v 2018 godu" [Government report. Condition and protection of the environment in the Russian Federation in 2018]. Moscow, Minprirody Rossii; NPP Kadastr. 2019. 844 p. [in Russian]
5. Regiony Rossii. Socialno-ekonomicheskie pokazateli [Regions of Russia. Socio-economic indicators. Statistical collection]. 2019. Rosstat, Moscow, 2019. 1204 p. [in Russian].
6. Resursy poverhnostnyh i podzemnyh vod, ih ispolzovanie i kachestvo. 2018 god. Vodnyj kadastr Rossijskoj Federacii. Spra-vochnoe izdanie. [Surface and groundwater resources, their use and quality. Reference edition]. St. Petersburg, Rosgidromet, OOO Pobeda, 2019. 153 p. [in Russian].
7. Chibilyov A. A. Bassejn Urala: istoriya, geografiya, ekologiya. [Basin of the Ural river: history, geography, ecology]. Ekaterinburg, UrO RAN, 2008. 312 p. [in Russian].
8. Chibilyov A. A. Fiziko-geograficheskie osobennosti rossijsko-kazahstanskogo prigranichya. Rossijsko-Kazahstanskij transgran-ichnyj region: istoriya, geoekologiya i ustojchivoe razvitie [Physical and geographical features of the Russian-Kazakh border area]. Ekaterinburg, UrO RAN, 2011. P. 48—64 [in Russian].
9. Rybkina I. D., Sivokhip Z. T. Water resources of the Russian — Kazakhstan transboundary region and their use. South of Russia: ecology, development. 2019. No. 14 (2). P. 70—86. Available at https://doi.org/10.18470/1992-1098-2019-2-70-86 [in Russian].
10. Chibilyov A. A., Sivokhip Zh. T., Vinokurov Yu. I., Krasnoyarova B. A., Platonova S. G., Rybkina I. D., Skripko V. V., Stoyasheva N. V. Problemy i predposylki transgranichnogo vzaimodejstviya regionov rossijsko-kazahstanskogo prigranichya. Rossijsko-Kazahstanskij transgranichnyj region: istoriya, geoekologiya i ustojchivoe razvitie [Problems and prerequisites for cross-border interaction of regions of the Russian-Kazakh borderlands]. Ekaterinburg, UrO RAN. 2011. P. 166—195 [in Russian].
11. Danilov-Daniliyan V. I., Khranovich I. L. Upravlenie vodnymi resursami. Soglasovanie strategij vodopolzovaniya [Harmonizing strategies of transboundery water use]. Moscow, Izdatelstvo Enciklopediya. 2016. 216 p. [in Russian].
