Динамика изменения характера формирования поверхностного стока региона Западного Предкамья Республики Татарстан

Размещено на http://www.allbest.ru/

Институт проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан

Динамика изменения характера формирования поверхностного стока региона Западного Предкамья Республики Татарстан

кандидат географических наук Горшкова А.Т.

старший научный сотрудник Урбанова О.Н.

научный сотрудник Бортникова Н.В.

младший научный сотрудник Павлова О.В.

кандидат технических наук Валетдинов А.Р.

Аннотация

В статье представлены результаты научного исследования бассейнов рек территории Западного Предкамья Республики Татарстан. В ходе изучения проведён анализ физико-географических условий территории. Определено, что на исследованной территории наблюдается активная трансформация гидрографической сети, увеличение водности и возрастание доли подземного питания рек. Подтверждено, что геоморфологическая основа территории является ведущим фактором формирования, движения и процессов интенсификации разгрузки подземных и инфильтрации поверхностных вод. Не менее важную роль в формировании стока играет и антропогенный фактор. Так, создание крупнейшего в Европе водохранилища привело к перестройке морфолитогенного слоя земли и перераспределению горизонтов подземных вод на вновь образованном огромном бассейновом пространстве Куйбышевского водохранилища. Воздействие коснулось, в первую очередь, изменения строения гидрографической сети малых рек - прямых притоков водохранилища. Также большую роль в изменении условий формирования поверхностного стока играет характер освоения территориального пространства. Границы городов и сельских поселений разрастаются. При этом в градострительстве превалирует целевой подход реконструирования ландшафтов. Немаловажным аспектом территориального преобразования является и сельскохозяйственная деятельность. В перспективе исследования коснутся и вопросов количественного увеличения заборов воды из подземных источников на густонаселённых участках территории Республики Татарстан, которые предположительно имеют существенное влияние на процессы переформирования поверхностного стока.

Ключевые слова: поверхностный сток, бассейны рек, геоморфология, модуль подземного питания.

Abstract

The article presents the results of a scientific research in the river basins of the West Predkamja of Tatarstan Republic. In a study conducted an analysis of physical and geographical conditions of the area. It was determined that there is an active transformation of the hydrographic network, an increase in water content and the proportion of underground water. It has been confirmed that the geomorphologic land base is a leading factor in the formation, movement and unloading processes of intensification of underground and surface water. But and the human activity is no less important. So the creation of Europe's largest reservoir has caused the restructuring of geomorphologic layer of the earth and led to a change in underground water levels within the new huge pool Kuibyshev reservoir. At first, it changes the structure of the rivers flowing into the reservoir. The style of development of the territorial space also plays a major role in the changes of the stream flow formation. City apartments and settlements increase in size. In the town planning prevalent targeted approach to the design populated areas, where the natural landscape is seen as a resource for urban development. The agriculture is another important aspect of the territorial transformation. In the future, research will concern the issues of quantitative increase in water intake from underground sources in densely populated areas of the territory of the Tatarstan Republic, which presumably have a significant impact on the process of runoff reforming.

Keywords: runoff, watersheds, geomorphology, underground supply module.

Исследования характера и условий формирования поверхностного стока на территории Республики Татарстан показывают, что трансформация природных объектов, выраженная в изменениях морфометрических характеристик, появлении и исчезновении водоёмов и водотоков, сокращении расходов воды, в последнее время стала менее предсказуемой, и получила существенное ускорение в связи с интенсификацией происходящих геологических и ландшафтных преобразований. Причины стремительных изменений состояния географических объектов заключаются в характере перераспределения доли подземного питания, переформировании поверхностного стока, количественном увеличении встречаемости карстово-суффозионных процессов и эрозионных явлений. Предполагается, что изменения, в первую очередь, обусловлены влиянием подпора Куйбышевского водохранилища, способствующего перераспределению горизонтов подземных вод и видоизменяющего характер подземного питания водных объектов по всей площади обновленного бассейна Волги, которые, как, кстати, и ложе водохранилища, активно реструктурируются уже 60 лет. Равноценный вред наносит и бесконтрольный забор воды из подземных источников прогрессивно увеличивающимся количеством оседлого населения в пределах бассейновых территорий.

В Институте Проблем Экологии и Недропользования Академии наук Республики Татарстан начата работа по изучению динамики изменения речных и озёрных систем в рамках реализации глобальной научной тематики - исследования морфолитогенной трансформации в бассейне Волги. Результаты анализа будут служить основой для обстоятельного осмысления возможности внесения изменений в законодательные акты, регулирующие водные отношения.

Исходным материалом для исследований служит созданная гидрологами института База Данных Автоматизированной Системы Оценки Водных Ресурсов (БД АСОВР), позволяющая оперировать данными в зависимости от установочной цели [1]. Необходимость получения обновленных и дополненных сведений по процессам стокообразования обусловлена, в частности, принятием новых законов использования земельных и водных ресурсов. В период 2009-2016 гг. в результате комплексных экспедиционных исследований были получены новые сведения по 2000 рек регионов Предволжья и Предкамья республики, включая и ранее не обследовавшиеся, что существенно пополнило списки водотоков. Параллельно методом дистанционного зондирования проведены инвентаризация и определение современных морфометрических параметров 3000 озер территории Республики Татарстан. Основная цель работы - выявление тренда в процессах формирования поверхностного стока, на фоне происходящих природных, как глобальное потепление, и антропогенных, как целевой архитектурный стиль освоения территориального пространства, изменений, а также определения скорости проявления новых процессов и тенденции изменения экологической ситуации.

Объекты и методы исследования. Наблюдения и измерения проводили в пределах речных бассейнов и их частях, замыкаемых постоянным (створом ФГБУ “УГМС Республики Татарстан”) или временным (экспедиционным) гидрометрическим створом, на котором организовывались систематические наблюдения для определения устойчивости водного режима за период проведения работ. Измерение расходов проводили в количестве, предусмотренном в рекогносцировочных схемах маршрутов, обязательно в начале и в конце обозначенного участка реки, в устьях всех притоков, родников, на постах ФГБУ “УГМС Республики Татарстан”), благодаря чему смежные замеры обеспечивались, по крайней мере, одним повторным измерением. Если река принимала приток, расход которого превышал расход основной реки более чем на 30%, измерения производили выше притока, в его устье и ниже, что обусловлено необходимостью проверки правильности измерений последующим балансовым расчетом. Гидрометрические работы выполняли в соответствии с разработанными указаниями, которые предусматривают точность отсчетов при измерении глубин, расстояний, скоростей, расположение промерных и скоростных вертикалей, обеспечивают достоверность обработки цифровой матрицы и последующую систематизацию материалов [2]. Все гидрометрические измерения проводили в короткий период устойчивой летней межени, когда речной сток формируется в основном подземной составляющей и исключается влияние метеорологических факторов.

Для исключения случайных и систематических, объективных и субъективных ошибок и в целях получения статистически однородных величин применялся метод графического осреднения измеренных расходов, позволяющий получить относительно точную характеристику изменчивости расходов воды в бассейне. Привидение полученных данных к многолетним обеспеченным значениям произведено с помощью переходных коэффициентов, полученных для постов УГМС с длительными рядами наблюдений, из числа расположенных на изучаемых реках, но с учетом категории подземного питания.

Величина интенсивности подземного питания, выраженная в виде модуля стока, определена путем деления приращения расхода воды на приращение площади водосборного участка или делением устьевого расхода притока на площадь его водосбора. В качестве единицы площади принят элементарный частный водосбор, не всегда однородный по своей величине, высотному положению, характеру растительности, геологическому строению. Анализ данных геолого-гидрогеологических материалов водосбора частного бассейна позволяет выявить местные особенности и установить причины различий в величине модулей подземного питания, формирующегося в основном за счет вод первого гидрогеологического комплекса, движение которых определяется уклоном водоупоров. На основании вычисленных модулей составлены карты интенсивности подземного питания, величина которой изображается площадным фоновым способом, показывающем преобладающее значение подземного питания в частном бассейне, при этом детальность изображения зависит от масштаба.

Результаты и их обсуждение. Обязательным компонентом анализа при исследованиях трансформации водных систем является изучение структуры геоморфологической основы территории, как основополагающего фактора формирования, движения и разгрузки подземных и поверхностных вод. бассейн река инфильтрация вода

Регион Предкамья, площадью более 20,0 тыс. км², занимает северную часть территории республики, расположенную в междуречье крупных рек Волги и Камы. На северо-западе регион граничит с Республикой Марий Эл, на востоке - с Кировской областью и Удмуртской Республикой, на юге граница проходит по Каме. Река Вятка, также протекающая в Предкамье, делит его территорию на две части: Западную и Восточную [3].

Геоморфологическую основу территории составляет западный склон Северо-Татарского свода Казанско-Кировского прогиба, имеющий характерное двухъярусное строение. Кристаллический фундамент данной территории образуют породы архея, нижнего и среднего протерозоя, а осадочный чехол сформирован палеозойскими и кайнозойскими отложениями [4]. Мощность осадочного чехла, формирование которого тесно связано с дифференцированными движениями блоков фундамента, достигает 1.6 км над сводами поднятий, а во впадинах 2.5 км. Палеозойские образования сформировались в период максимальных погружений региона, а кайнозойские - при его поднятии. Кристаллический фундамент Северо-Татарского свода характеризуется значительной расчлененностью, что проявляется в структуре осадочного чехла наличием четких линейных валов и валообразных зон с господствующим северо-восточным простиранием. Конфигурация фундамента определяет базовую структуру рельефа и характер формирования ландшафтов Западного Предкамья, где выделяются три обособленные части, определяемые асимметрией междуречий. Сформированы они Волго-Вятским водоразделом, переходящим на юго-востоке территории в Вятско-Камский и Волго-Камский водоразделы, отделяющими камские правосторонние притоки от волжских левосторонних. Первая часть - это длинный и пологий спуск к Волге, в пределах которого течение волжских притоков направлено на запад, вторая - короткий и крутой спуск к Вятке, по которому вятские притоки направляют свои воды на восток, третья - короткий спуск к Каме, где камские притоки первого порядка разгружаются в водохранилище [5]. Водораздельные пространства характеризуются высотами до 195 м; максимальная точка достигает 280 м.

Отличительной особенностью территории Западного Предкамья является повсеместно наблюдаемый подъем глубинных высокоминерализованных вод. Специфическое высокоминерализованное подземное питание особенно сказывается на формировании стока р.р. Казанка, Илеть, Ашит, Ашланка, Меша. Глубинные подземные пласты воды разгружаются на поверхность из-под нижней границы положительной тектонической структуры Вятского Увала, обрамляющей с северо-запада территорию Западного Предкамья [6]. Таким образом, к Вятскому Увалу приурочены высокие значения модулей подземного питания, обусловленные выводом на поверхность глубоких водоносных горизонтов напорного типа, разгружающихся в русла основных рек, чему способствует и уклон подземного потока, направленный на юг и на восток, согласно понижению кровли нижнеказанского подъяруса [7]. В связи с меридиональным направлением подземного потока, все реки, расположенные широтно, отличаются высокой водностью.

Поскольку основную часть территории Западного Закамья занимают большие бассейны рек - Илеть, Казанка и Мёша, а также правосторонние притоки Вятки и прямые притоки Куйбышевского водохранилища, в данной статье им уделено особое внимание.

Илеть - левый приток Волги, в Государственном Водном Реестре РФ зарегистрирован под кодом 08.01.04.007.12112100001524. Длина реки 204 км, площадь водосбора 6471 км². По территории Республики Татарстан Илеть протекает в лесном массиве на северо-западе Высокогорского муниципального района. Территория основного бассейна расположена на востоке Республики Марий Эл. Исток лежит у д. Куфтино на высоте 160 м БС, устье - в 4 км западнее г. Волжска на высоте 53 м БС.

Водосбор Илети представляет собой сильноволнистую равнину, сложенную в основном песчаными, реже суглинистыми грунтами, глубоко расчлененную речными долинами, балками и ложбинами. В высотном отношении водосбор неоднороден. Понижение высот происходит неравномерно, а серией отдельных возвышенностей, которые образуют охватывающий весь бассейн район тектонических Вятско-Марийских поднятий. В бассейне широко представлены проявления карста - воронки, озера, слепые овраги, сухие русла рек, которые в одних случаях являются поглотителями поверхностного стока и приводят к устойчивому пересыханию рек, а в других являются источниками повышенного напорного подземного питания рек [8].

Русло Илети извилистое, неразветвленное, встречаются острова длиною 0.6-1.4 км, шириной 140-250 м и высотой 0.3-0.5 м, полностью затапливаемые в половодье. В верхнем течении река мелководна, шириной 5-10 м, глубиной 0.2-0.5 м, со скоростями течения 0.1-0.3 м/сек. К устью ширина реки увеличивается до 45-55 м. Глубины изменяются от 0.4-1.0 м на перекатах до 1.5-3.6 м на плесах. Илеть принимает 56 притоков, наибольшие из которых р.р. Параньгинка (21.9 км), Шора (48.8 км), Ировка (66.3 км), Яранка (24.2 км), Ашит (83 км), Кужерка (18.3 км), Вонча (49.2 км), Петьялка (53.6 км), Юшут (121.7 км) [9]. Густота речной сети в бассейне составляет 0.41 км/км². Продольные профили рек бассейна отличаются значительным разнообразием и сложностью. В ряде случаев имеют место резкие переломы, обычно совпадающие с пунктами поступления в русло больших количеств подземных вод.

Гидрометеорологические наблюдения за режимом Илети ведутся на водомерных постах у с. Красногорский лесозавод (с 1941 г.), на р. Юшут у д. Помаштур (с 1962 г). Естественный ход уровней Илети у с. Красногорский лесозавод искажается заломами леса выше и ниже поста, а также влиянием лесосплавной плотины, расположенной на р. Юшут. Среднее годовое колебание уровня воды на р. Юшут у с. Помаштур составляет 1.3 м, максимальное 2.4 м. Вода в р. Юшут, как, впрочем, и на многих других притоках Илети, не замерзает, вследствие поступления большого притока подземных вод.

При проведении сравнительного пространственно-временного анализа однородных по типу питания объектов, какими являются реки Западного Предкамья, можно опираться на такие интегральные показатели, как модуль подземного питания, который включён в число набора информативных показателей при проведении геоэкологической оценки пространственных структур. В разрезе бассейна Илети модули подземного питания изменяются в широком диапазоне, имеют местами и отрицательные значения, поскольку притоки отличаются значительным разнообразием и сложностью, обусловленными поступлением в их русла больших количеств подземных вод. Именно в таких местах и фиксируется наибольшее возрастание значений модуля.

Удобен показатель модуля подземного питания и для картографического отображения. По результатам расчетов построены карты, легенда к которым разработана с таким расчетом, чтобы показать всю гамму переходов от самых низких значений модуля стока до максимально высоких (рис. 1).

Рис. 1. Интенсивность подземного питания бассейна р. Илеть

Казанка - левый приток Волги, в Государственном Водном Реестре зарегистрирован под кодом 11.01.00.001.12112100003182. Длина реки 140 км, площадь водосбора 2600 км². Бассейн Казанки полностью входит в границы республики; основная река и притоки формируются в пределах Арского, Атнинского, Высокогорского, Пестречинского муниципальных образований и г. Казани. В настоящее время на Казанке действует один водомерный пост у г. Арск (с 1934г.).

Исток Казанки расположен в лесном массиве северо-восточнее д. Бимери Арского муниципального района на западных склонах Вятского Увала. Парадоксально, что для такой популярной у исследователей и стратегически важной водной артерии координаты истока были определены только в 2009 г. при проводившихся нами гидрологических изысканиях, тогда на участке 84 квартала лесного массива был установлен знак с надписью: «Исток реки Казанка. 56є15? СШ. 50є07'ВД. 25.08.2009. ИПЭН АН РТ».

Равнина, на которой располагается бассейн Казанки, имеет общий уклон поверхности к юго-западу, постепенно понижаясь к Волге. Средняя ширина водосбора почти на всем его протяжении составляет 17-18 км. Абсолютная максимальная высота водосбора достигает 210 м БС, а отметки уреза воды изменяются от 91 м БС (выше г. Арск) до 53.2 м БС (выше с. Большие Дербышки). Казанка принимает 41 приток первого порядка, суммарная длина притоков составляет 22 410.9 км. Самым длинным притоком является р. Нокса протяженностью 42 км. Чуть меньшую длину имеет р. Кисьмесь - 35 км. Реки Красная, Шимяковка, Сула, Солонка, Киндерка, Верезинка имеют длину от 25 до 28 км. Немного уступает им р. Ия-Су - 21.9 км. Еще ряд притоков первого порядка несут свои воды в Казанку на протяжении 11-20 км [10].

Казанка самая изменившаяся за 60 лет с момента создания Куйбышевского водохранилища река. Строительство речного порта, создание инженерной защиты Казани от наводнений сопровождались спрямлением русла Казанки, что механически сократило длину реки со 172 км до 140 км. По истечении полувекового периода с момента создания водохранилища стали проявляться и другие изменения в гидрографии речной сети, являющиеся пролонгированным воздействием подъёма уровня воды. Последние исследования показывают, что суммарная величина гидрографической сети бассейна Казанки увеличилась более чем на 150 км, а количество притоков возросло со 126 до 254. Густота речной сети, соответственно, возросла с 0.30 км/км² до 0.40 км/км². Изменилось число притоков 2, 3, 4 порядков, появились речки 5 порядка по отношению к Казанке. Длина появившихся притоков не более 5 км. Наряду с этим отмечено частичное или полное пересыхание 60 коренных притоков разного порядка. Основная доля гидрографических преобразований лежит в зоне вероятного воздействия подпора, простирающегося по рельефу местности выше 53 м БС отметки нормального подпорного уровня Куйбышевского водохранилища. Очевидно, что уравновешивание сообщающихся по высоте уровней подземных водоносных пластов морфолитогенной платформы бассейна и водохранилища не дает водам разгружаться в пределах «привычных» тальвегов, как это происходило до создания водохранилища, и постепенно вода находит новые выходы, наполняя все возможные эрозионные углубления рельефа, которые встречаются на её пути. По-видимому, процесс этот по времени прохождения соответствует процессу формирования ложа водохранилища, который с разной интенсивностью и в различных проявлениях успешно продолжается и сегодня. Анализ условий формирования стока Казанки показывает, что фиксирующееся изменение водности реки частично связано и с усилением дренирования глубинных горизонтов подземных вод. Это явление уже глобального характера, соответствующее сценарию развития событий меридиональной эпохи атмосферной циркуляции, сопровождающейся сменой периодов потепления, увеличением давления, наполнением глубинных подземных пластовых вод и смещением солевого баланса.

Величина модуля подземного питания Казанки, особенно в местах разгрузки напорных подземных вод, возросла за полвека с 10.0 л/сек*км² до 50.0 л/сек*км². Поскольку основу подземного питания Казанки представляют напорные глубинные источники, то увеличение их поступления обусловлено увеличением разгрузки вод Вятского Увала (рис. 2).

Рис. 2. Интенсивность подземного питания бассейна р. Казанка

Следует отметить, что в аномально засушливый 2010 г. отсутствие поверхностного питания в период летней межени сказалось на расходах лишь верхнего течения реки. В среднем течении Казанки водность реки оставалась стабильной за счет поступления воды из притоков, имеющих устойчивое питание. В устье реки величина расхода в маловодный период 2009-2010 гг. снижалась лишь на 1 м³ по сравнению со среднемноголетними значениями (6.8 м³/сек).

На фоне преобладания высокой интенсивности подземного питания в бассейне Казанки встречаются участки с низкими почти нулевыми модулями и, наоборот, на фоне преобладания низкой интенсивности подземного питания встречаются участки со средними и даже высокими модулями подземного питания для отдельных водосборов. Связано это как с расположением мелких рек и ручьев в пределах положительных структур III и более высоких порядков, так и с породами, слагающими территорию. К примеру, обширный район на юго-западе бассейна сложен нижне- и среднечетвертичными континентальными отложениями, которые представлены чередованием песков, глин и суглинков. Выдержанные водоносные горизонты отсутствуют, поэтому протекающие здесь реки отличаются низкой водностью или даже пересыхают (р.р. Сухая Река, Шимяковка). К седловинам между положительными структурами III и более высоких порядков, приурочены участки с повышенным подземным питанием (р.р. Сула, Верезинка, Ия-Су, Пшалымка). Морские отложения, слагающие эти территории, характеризуются выдержанностью водоупорных горизонтов, что обеспечивает устойчивое питание рек.

Таким образом, исследования формирования стока Казанки показали не только ускорение трансформации морфометрических параметров водотоков, связанное с воздействием подпора водохранилища на неглубокие пласты грунтовых вод, но и интенсификацию разгрузки глубинных подземных вод Вятского Увала в поверхностные горизонты.

Мёша - левый приток Волги, в Государственном Водном Реестре зарегистрирован под кодом 11.01.00.003.12112100004194. Длина реки 186.4 км, площадь водосбора 4180 км². В географическом плане бассейн Мёши расположен на востоке Европейской территории России, в среднем течении Волги, между 55?27? и 56?15?СШ и 49?02? и 50?50?ВД. Водосбор лежит на стыке двух природных зон - лесной и лесостепной. По форме он уподобляется неправильному прямоугольнику, который в широтном направлении имеет протяженность 80-100 км и в меридиональном - 60-75 км. В административном отношении бассейн Мёши расположен в Кукморском, Сабинском, Тюлячинском, Пестречинском, Лаишевском муниципальных районах республики. Контроль состояния реки ведётся на одном водомерном посту у н.п. Пестрецы.

Мёша - типично равнинная река со смешанным питанием, сток которой формируется за счет подземного притока, талых вод и дождевых осадков. Средний уклон водотока составляет 0.7-0.8^о/_оо, общее падение 82 м. Река принимает 46 притоков, наиболее крупные из которых р.р. Ныса (22.2 км), Казнаш (28.4 км) с притоком Саба (15.8 км), Малая Мёша (49.9 км) с притоками Мёша (26.1 км) и Макса (24.1 км), Тямти-Баш (24.6 км), Метескибаш (14.1 км), Киба (14.0 км), Нурма (40.0 км) с притоками Ушня (26.9 км) и ее притоком Иинка (18.3 км), Сулица (23 км).

Смежные сопредельные бассейны Казанки и Мёши разделены узким высокогорным хребтом, достигающим местами 196 м БС высоты. С правой стороны хребта вода по рельефу местности стекает в Казанку, с левой - в Мёшу. Высота падения Мёши меньше Казанки, а значит меньше и скорость её течения. Большая часть гидрографической сети бассейна сосредоточена в правобережье, с общим уклоном поверхности к юго-западу. Общее падение водосбора 82 м. Абсолютная высота истока 160 м БС, устья 53 м БС. Долина Мёши в верховьях, как и долины ее верхних притоков слабо разработаны. Склоны долин асимметричные, выпуклые, рассечены короткими оврагами и балками. В долине Мёши распространена пойменная терраса, в отдельных местах прослеживается в рельефе первая надпойменная терраса. Пойма тянется полосой в 10-30 м, постепенно расширяясь до 60-70 м, по обеим сторонам реки, изредка чередуясь по берегам. Высота ее на отдельных притоках достигает 5-6 м. Водосбор осложнён карстом.

До создания Куйбышевского водохранилища Мёша являлась прямым притоком Камы; после заполнения водохранилища река стала впадать в Камский залив Куйбышевского водохранилища и устьевая часть реки превратилась в широкую пригодную для судоходства акваторию, называемую Мёшинским плёсом. В связи с этим сократилась длина реки - с 271.2 км до 186.4 км. Кроме того, на сокращение длины повлияли сильно развитые природные эрозионные процессы на территории водосбора и нарастающий антропогенный прессинг. Так же как и для Казанки, для Мёши отмечена трансформация системы притоков - коренные притоки пересыхают, а 4 и 5 порядков (по отношению к Мёше) появляются. Общая длина гидрографической сети возросла на более чем на 100 км, современная густота речной сети соответствует 0.35 км/км².

Основная правобережная часть территории бассейна Мёши слабо расчленена, почти идеально ровная, с малыми уклонами и наличием в центральной части замкнутых и полузамкнутых понижений. Именно специфика рельефа местности и определила судьбу сельскохозяйственного назначения реки, бассейн которой распахан практически на 85%. Кроме того, на каждый километр течения реки приходится как минимум один водопользователь, связанный с животноводческим бизнесом, создающим колоссальную биогенную нагрузку на реку.

Кроме антропогенных факторов воздействия на водосбор, ускоряющих процессы трансформации речной сети в бассейне, существенное влияние на величину водоносности Мёши имеет и несоответствие поверхностного и подземного водоразделов, наблюдаемое по внешнему контуру бассейна, а также влияние тектоники и литологического состава пород. Общее слабое падение кровли нижнеказанских отложений с севера на юг обеспечивает равномерное поступление грунтовых вод в русла рек, но отдельные обособленные поднятия и понижения создают местное перераспределение грунтового потока. В верхнем течении Меши на участках, где русло приурочено к тектоническому прогибу, заложенному в переходной зоне переслаивания уржумских плитняков первой серии татарского яруса, Мёша получает грунтовое питание в размере 1.5 л/сек*км². В среднем течении Мёша протекает по местному тектоническому понижению, в котором наклон стратиграфических горизонтов направлен от реки, что способствует отводу грунтовых вод из русла реки и снижению модулей подземного питания до нуля. Низкие значение модуля имеет бассейн р. Нырса, поскольку проходит по зоне разгрузки подземных вод в русло Мёши. В бассейнах р.р. Нурма и Тямти-Баш водоносность увеличивается до 3.0 л/сек*км², вследствие отклонения от общего грунтового потока обширным пологим поднятием, расположенным в междуречье этих рек. Относительно высокое грунтовое питание (2.0 л/сек*км²) отмечается в верхнем течении р. Нурма в связи с приуроченностью гидрографической сети к тектоническим прогибам. В нижнем течении Мёши широко развиты современные песчано-глинистые отложения, покрытые песчаными и лесными почвами, окультуренными сельскохозяйственным производством. Это обстоятельство обеспечивает некоторое повышение инфильтрационных свойств почв, что, соответственно, повышает потери талого стока на питание подземных вод. Модули подземного питания не превышают в нижнем течении 2.0 л/сек*км², но в засушливые периоды эта величина может резко снижаться вследствие малых количеств осадков. Модули подземного питания в бассейне Мёши колеблются в пределах от 0 до 70.0 л/сек*км² (рис. 3). По сведениям БД АСОВР полвека назад максимальные значения фиксировались только до 5.0 л/сек*км².

Рис. 3. Интенсивность подземного питания бассейна р. Меша

Тенденция возрастания доли подземного питания отмечена и для других рек Западного Предкамья, в частности, для правобережных притоков Вятки - р.р. Шошма, Бурец, Ошторма, Шия, Арпач, Кумазанка, Ошма. Отмечавшиеся 60 лет назад показания модуля подземного питания этих рек не превышали 7.0 л/сек*м², последние сведения показали возрастание значений модуля до 50.0 л/сек*км² (рис. 4).

Рис. 4. Интенсивность подземного питания бассейна р. Вятка

Зафиксированное в 2015-2016 гг. увеличение подземного питания рек бассейна Вятки ставят под сомнение предсказывавшееся учёными середины XX в. предположения о предполагаемой смене приоритетов перенаправления подземного стока глубоко врезанных речных долин Западного Предкамья - от Вятки к Казанке [11].

Отмечается увеличение стока и для притоков Камского залива Куйбышевского водохранилища, протекающих по территории Западного Предкамья р.р. Брыска, Ошняк, Бетька, Урайка, Суша, Шумбут, Берсут, Омарка, Кирмянка, Пакшинка, Заборная и др. (рис. 5).

Рис. 5. Интенсивность подземного питания бассейнов притоков Камского залива Куйбышевского водохранилища

Исследования показали, что величины расходов воды основных принимающих речных дрен территории Западного Предкамья, в бассейнах которых превалирует питание подземными глубинными водами, разгружающимися с Вятского Увала, либо остаются неизменными во времени, либо превышают среднемноголетние значения.

Выводы

Результаты проведённых исследований позволили выявить увеличение поверхностного стока, наблюдающееся в последнее шестидесятилетие в регионе Западного Предкамья. Поскольку разгрузка подземных горизонтов в равной степени одинаково увеличивается во все крупные дрены рек Западного Предкамья - Илеть, Казанку, Мёшу, Вятку и прямые притоки Куйбышевского водохранилища, можно утверждать, что процесса глобального горизонтального смещения рек в пределах единой географической зоны в последнее время не произошло. Условия формирования стока непостоянны во времени по двум основополагающим причинам: первая - это внутренняя геологическая, обусловленная изменениями состояния земной коры, и вторая - внешняя антропогенная, как производный фактор от воздействия человеческой деятельности. При этом антропогенная составляющая способствует ускорению изначально длительных во времени геологических процессов, на что указывают результаты научных исследований формирования стока, проведенные в последнее десятилетие. Фиксирующееся изменение в гидрографии речных бассейнов Западного Предкамья обусловлено, таким образом, и прогрессирующей эрозией, и усилением подземного притока за счёт увеличившейся разгрузки глубинных пластов вод, поступающих со стороны Вятского Увала. Наблюдающиеся изменения извилистости рек и ландшафтного облика поймы, выражающиеся в сокращении длин, полном исчезновении рек или, наоборот, возникновении новых притоков, как в бассейнах Казанки и Мёши, происходят на фоне многофакторного взаимодействия, в котором определяющую роль играет антропогенный фактор. Первоочередной вклад в формирование негативной экологической ситуации принадлежит созданию водохранилищ, как больших, так и малых (прудов), ландшафтному переустройству бассейновых пространств, в частности, прогрессирующему в последнее время процессу засыпки самих акваторий (строительство мостовых переходов или искусственное увеличение ширины береговых зон), и массовой распашки равнины, как это наблюдается, например, на мёшинском водосборе.

Исследования последних лет позволили выявить некоторые существенные закономерности в процессах формирования количества и качества вод поверхностных водоёмов, произвести оценку тренда гидроэкологической ситуации в бассейнах рек Западного Предкамья Республики Татарстан, проявляющуюся в активной трансформации гидрографической сети и в достоверно фиксирующемся увеличении водности рек.

Кроме своего фундаментального значения, знания о характере и условиях формирования, количестве и качестве вод, тренде преобразования структуры речных бассейнов необходимы для разработки нормирования водопользования за счёт ресурсов поверхностных вод территориальных водоёмов и водотоков.

Список литературы

1. Горшкова А.Т. Автоматизированная система оценки водных ресурсов / А.Т. Горшкова , О.Н. Урбанова, Н.В. Бортникова, и др. // Сборник научных трудов Института проблем экологии и недропользования АН РТ. - Казань: Отечество, 2014. С. 358 - 366.

2. Горшкова А.Т. Методология гидрологических исследований. Региональный подход к усовершенствованию системы расчетов водных ресурсов бассейна малой реки (на примере реки Казанка) / А.Т. Горшкова, О.Н. Урбанова, А.А. Минуллина и др //. LAP LAMBERT Akademic Publishing - 2012 - С. 92

3. Физико-географическое районирование Среднего Поволжья // Под редакцией А.В. Ступишина. Изд-во казанского университета, 1964. - 198 с.

4. Шевелёв А.Н. Геология Приказанского района / А.Н. Шевелев, В.В. Силантьев, Р.Х.Мусин и др.; под.общ. ред. Шевелёв А.Н. - Казань: ГОУ ВПО «Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина, ЗАО «Новое знание», 2007. - С. 7-10

5. Воробьев Н.И. Предкамье / Н.И. Воробьев // Очерки по географии Татарии.- Казань, Таткнигоиздат, Редакция научно-технической литературы, 1957. - С. 127-132

6. Подземные воды Татарии / Под ред. М.Е. Королева. Казань: Издательство Казанского университета, 1987. - 189 с.

7. Мозжерин В.И., Ермолаев О.П., Мозжерин В.В. Река Казанка и ее бассейн. Казань: Orange key, 2012. - 280 с.

8. Ландшафты Республики Татарстан. Региональный ландшафтно-экологический анализ // По редакцией профессора Ермолаева О.П. / Ермолаев О.П., Игонин М.Е., Бубнов А.Ю., Павлова С.В. - Казань: «Слово», -411 с.

9. Длины малых рек Республики Татарстан. Справочник. Казань: ЗАО «Новое знание», 2003. - 320 с.

10. Водные объекты Республики Татарстан: Гидрографический справочник. Казань: ОАО «ПИК «Идель-пресс», 2006. - 504 с.

11. Дедков А.П., Мошкова Л.В., Пенькова Н.В. Гетерогенная структура гидрологической системы Татарстана как фактор изменчивости водораздельных озёр / А.П. Дедков, Л.В. Мошкова, Н.В. Пенькова // Функциональные проблемы изучения и использования воды и водных ресурсов / Материалы научной конф. Иркутск, 2005. - C. 307-309

Размещено на Allbest.ru