Пространственно-временная специфика многоводий в бассейне реки Урал

Главной особенностью физико-географических условий водосборных территорий является пространственно-временные закономерности гидротермических факторов, определяющих внутригодовую изменчивость поверхностного и подземного стока [6]. Для большинства рек степной зоны, в т.ч. и для р. Урал, основным результатом внутригодовой изменчивости речного стока является развитие гидрологических экстремумов в весенний период. Общеизвестно, что решающую роль в развитии высоких половодий играет комбинация действующих факторов – запас воды в снежном покрове, атмосферные осадки в период снеготаяния и половодья, увлажнение почвы, интенсивность снеготаяния и дружность половодья и др. Согласно физикогеографическому районированию значительная часть территории бассейна р. Урал расположена в пределах Восточно-Европейской равнины и Уральской горной страны (рис. 1). К западу от главного ландшафтного рубежа – Предуральско-го краевого прогиба – преобладают холмистоувалистые и равнинные ландшафты, а к востоку доминируют низкогорные и мелкосопочные ландшафты, сменяющиеся высокой пенеплени-зированной равниной.

Климатические условия исследуемой территории характеризуются резкой континентальностью, со значительной амплитудой колебаний годовых температур воздуха (34-380С) и неравномерным распределением осадков [2]. Максимальное количество осадков выпадает в северозападных и северо-восточных районах (400-450 мм), а в южных и восточных – 250 мм. В связи с этим общее увлажнение исследуемой территории характеризуется значительной межгодовой

изменчивостью, что отражается на показателях водности рек. Следует отметить, что в пределах верховий бассейна р. Урал (р. Сакмара с притоками) зональное распределение влаги нарушают южные отроги Уральских гор, в результате формируются районы повышенной водности, где модуль стока изменяется в широких пределах. Основной район повышенной водности представлен замкнутыми изолиниями модуля стока от 8 до 15 л/сек км2 [1].

По характеру водного режима водотоки исследуемого бассейна относятся к рекам с весенним половодьем казахстанского типа, для которых характерна резкая и высокая волна половодья, а остальную часть года сток бывает очень мал, вплоть до полного пересыхания рек [4]. Кроме этого, водотоки бассейна характеризуются значительной межгодовой амплитудой показателей стока – в многоводный год общий сток р. Урал может быть в десятки раз больше, чем в маловодный, например, в 1957 г. годовой расход реки составил 24 км3, а в 1967 г. – лишь 2,6 км3 [6]. Как отмечалось выше, опасные гидрологические явления на реках степной зоны наблюдаются преимущественно в весенний период и обусловливаются естественной внутригодовой изменчивостью речного стока (табл. 1).

Согласно данным таблицы в настоящее время в бассейне р. Урал наблюдаются определенные изменения в распределении водности по гидрологическим сезонам и, прежде всего, необходимо обратить внимание на снижение доли весеннего и увеличение меженного стока, особенно в зимний период. Уменьшение доли весеннего стока отражает современную экологогидрологическую обстановку рек Европейской России на фоне климатических изменений и интенсивной антропогенной деятельности в пределах водосборных территорий. Следует отметить, что значительные коррективы в увеличение доли меженного стока вносят зимние оттепели, повторяющиеся в исследуемом регионе в последнее время с регулярной частотой. В результате основная часть сформировавшейся во время оттепелей воды расходуется на увеличение влажности деятельного слоя почвы, что создает благоприятные условия для инфильтрационного питания подземных вод и закономерному увеличению меженного стока многих рек [8].

Рис. 1. Физико-географическое районирование бассейна р. Урал

Таблица 1. Доля сезонного стока в годовом стоке бассейна р. Урал, %

Для бассейна р. Урал, как и для других рек степной зоны, основным источником влагозапа-сов является снеговое питание. Накопление осадков в виде снега определяет главные черты водного режима рек умеренного климата – наличие весеннего половодья и зимней межени [3]. Процессы снегонакопления в залесенных низкогорных массивах Южного Урала (верховья рр.Урал, Сакмара) примерно в 1,2-1,5 раза интенсивнее, чем в пределах степных участков. Средние даты схода устойчивого снежного покрова колеблются в пределах от первой декады марта на юге до первой декады апреля в восточных районах бассейна р. Урал и второй декады апреля в пределах западных участков.

Обобщая вышесказанное, отметим, что в районах с низкогорным рельефом, составляющих большую часть активной зоны формирования стока р. Урал, естественная изменчивость гидроклиматических факторов более существенна, чем на равнинных территориях и соответственно в ходе оценки и прогнозировании опасных гидрологических ситуаций для них необхо- дим более детальный учет водно-ресурсных компонентов ландшафта. Как правило, на р. Урал весеннее половодье проходит одной волной, на подъёме, гребне и реже на спаде которой наблюдаются незначительные колебания уровней, связанные главным образом с неодновременным прохождением отдельных фаз половодья в различных частях бассейна. Наиболее сложная гидрологическая ситуация в период активного снеготаяния наблюдается в верховьях бассейна р. Урал, с водосборными территориями, охватывающими низкогорные лесные и степные равнинные ландшафты. В пределах данных гидрографических участков обычно наблюдается два пика половодья – первый из которых обусловлен притоком воды с предгорной, слабозаселенной части бассейна, а второй – с горных и залесенных участков, различающихся сроками снеготаяния. Во время таяния скорость подъёма воды от 40 до 80 см в сутки является нормой, а максимальная скорость подъема в среднем течении Урала достигает 3 м в сутки (табл. 2).

Таблица 2 . Средние значения уровня воды крупных рек бассейна р. Урал (российский участок)

Распределение интенсивности весеннего половодья в Оренбургской области имеет достаточно четкую пространственную ориентацию – неблагоприятной в паводковом отношении является широтная часть р. Урал, приходящаяся на Оренбургскую область от г. Орск до с. Илек. Это своеобразная природная котловина, где отметка паводка в 2-3 раза больше, чем в меридиональных частях реки. В паводок высота уровня воды составляет в верховьях и низовьях р. Урал около 3-4 метров, а в среднем течении – 9-10 метров. Обращает на себя и малый уклон реки в среднем течении – порядка 18 см на 1 км при скорости воды 0,2-0,5 м/сек, что способствует образованию многочисленных излучин, отмелей и островов, создающих естественные преграды в паводок. Проблема усугубляется особенностями пространственного рисунка размещения населения, который характеризуется максимальной локализацией населенных пунктов в пределах затапливаемых участков. Определенное влияние на схему расселения оказал период активного хозяйственного освоения Восточного Оренбуржья, совпавший с маловодными годами и периодом заполнения чаши Ириклинского водохранилища (1956-1966 гг.). Около половины от численности населения регулярно попадающего в пределы затапливаемой территории приходится на г. Орск, крупнейший промышленный узел Восточного Оренбуржья (236 тыс. чел), историческая часть которого располагается в пределах сложного гидрографического узла – излучине р. Урал, в устье крупного левого притока – р. Орь (рис. 2).

Рис. 2. Геоморфологические особенности долины р. Урал в пределах г. Орск

Более высокая интенсивность протекания описываемого природного явления определяется как геоморфологическими причинами – преобладанием ваннообразных и U-образных эрозионных врезов, разделяющих широкие равнинные пространства, так и особенностями протекания фенологических сезонов – более короткие сезоны в Оренбургском Зауралье и позднее время их наступления по сравнению с западными участками бассейна.

Выводы: необходимо обратить внимание не только на природную, но и на антропогенную обусловленность опасных гидрологических явлений в бассейне р. Урал [5]. В частности, в последние годы целая серия непредвиденных катастрофических затоплений населенных пунктов была спровоцирована строительством новых мостовых переходов с малой пропускной способностью. В результате паводков речные воды вышли за пределы высокой поймы и стихийно затопили населенные пункты, расположенные на надпойменной террасе и приречных склонах. Таким образом, интенсивность весеннего половодья определяется как географическими контрастами между различными частями бассейна р. Урал, так и антропогенными причинами – ос- воением речных пойм без учета сезонности природных явлений.

Статья подготовлена в рамках выполнения проекта РФФИ № 13 - 05-97028 «Разработка принципов интегрированного управления водными ресурсами трансграничного бассейна р. Урал» и в рамках интеграционного проекта с СО и ДВО РАН «Трансграничные речные бассейны в азиатской части России:  комплексный анализ состояния природно антропогенной среды и перспективы межрегиональных взаимодействий».