Современное состояние и условия формирования ландшафтов поймы реки Иловля (Средний Дон)

Автор: Солодовников Денис Анатольевич, Шинкаренко Станислав Сергеевич

Журнал: Природные системы и ресурсы @ns-jvolsu

Статья в выпуске: 3 т.9, 2019 года.

Бесплатный доступ

На основании анализа данных тридцатилетних наблюдений за гидрологическим режимом реки Иловли определено, что в настоящее время половодья, способные сформировать пойму реки в настоящее время наблюдаются всего 5-6 раз в 100 лет. Это указывает на реликтовый характер поймы, сформировавшейся в условиях большей водности реки. Грунтовые воды в переделах поймы в меженный период залегают на глубине около 4 метров, соответствующей уровню воды в реке. Видовой состав растительности говорит об очень редких и непродолжительных заливаниях в половодья. Элементы растительности низкой поймы отмечены на площадях непосредственно прилегающих к руслу реки на высотах до 1,5 м над меженным уровнем. Далее по профилю признаки заливания и стояния воды отсутствуют. В почвенном разрезе отсутствуют оглеения и ожелезнения и выцветы солей во всех горизонтах до глубины 150 см. Границы между горизонтами выражены неясно. Это говорит о достаточном поверхностном увлажнении и промывании за счет него верхних горизонтов почвы. Пойменная дубрава находится в хорошем состоянии, отсутствуют суховершинные деревья. Это также свидетельствует о незасоленности почв и грунтовых вод.

Еще

Речная пойма, аридная зона, грунтовые воды, дон, иловля

Короткий адрес: https://sciup.org/149131460

IDR: 149131460 | DOI: 10.15688/nsr.jvolsu.2019.3.5

Текст научной статьи Современное состояние и условия формирования ландшафтов поймы реки Иловля (Средний Дон)

DOI:

Объектом исследования стала пойма реки Иловля в районе с. Стефанидовка (Ольховский район Волгоградской области). Река Иловля – левый приток Дона первого порядка. Протяженности реки 341 км. Годовой сток составляет 0,118 куб. км, а средний расход 3,7 м3/с [3]. Зональные ландшафты бассейна Иловли – сухие степи на каштановых почвах. Хотя бассейн реки густо заселен, плотность населения здесь сравнительно невелика – 6–9 человек на 1 км2 с тенденцией к дальнейшему снижению [1; 5]. Пойменные ландшафты Иловли имеют высокую рекреационную ценность [7; 10]. Антропогенные нагрузки никак не регулируются, но несмотря на это их роль в динамике состояния экосистем гораздо ниже, чем в пойменных ландшафтах других рек [4].

Пойма Иловли хорошо выражена, в районе исследования она достигает ширины 2 км и покрыта, преимущественно, лесной растительностью с преобладанием дуба че-решчатого. Русло Иловли в межень имеет ширину 10–15 м, глубину на плесах 1,3–1,5 м, на перекатах 0,2–0,4 м. Гидрологические изменения, характерные для последних десятилетий, являются основным фактором динамики состояния пойменных экосистем [6; 8]. Целью исследований была оценка современного состояния пойменных ландшафтов реки Иловля с учетом гидрологических и гидрогеологических условий их функционирования.

Материалы и методы исследований. Основой для исследования стало инструментальное профилирование рельефа с помощью нивелира, геоботанические описания, геора-дарные исследования, почвенные разрезы и ручное бурение почвенным пробоотборником. На рисунке 1 показана схема нивелирного хода и местоположение модельных геоботанических площадок. Профиль расположен ниже села Стефанидовка на правом берегу реки и проходит от русла реки до коренного склона долины, сложенного породами мелового возраста.

Изучение растительности проводилось с закладкой геоботанических площадок 10x10 м. Количественное соотношение видов на площадках характеризовалось по шкале Друде: Soc (socialis) – «обильно», растения растут сплошь, смыкаясь своими надземными частями; Cор.3 (copiosus) – «очень много», растения встречаются в очень большом количестве; Cор.2 – «много», растения встречаются в большом количестве; Cор.1 – «довольно много», растения встречаются в немалом количестве; Sp (sparsus) – «мало», вид обилен, но сплошного покрова не образует; Sol (solitarius) – «единично», вид растет рассеянно; Un (unicum) – вид встречается единичными экземплярами. Для обозначения неравномерного размещения растений к обозначению обилия может добавляться gr (gregaria) – растение встречается скоплениями, среди которых наблюдается примесь особей других видов. Оценка жизненности тра- вянистых растений проводилась по шкале В.В. Алехина: 1 – виды слабо вегетирующие, находятся в неблагоприятных условиях существования; 2 – виды не цветут, только вегетируют; 3 – виды проходят в данном сообществе полный нормальный цикл развития (нормальный рост, цветение, плодоношение). Отмечались следующие фенофазы: вегетация (вег.), бутонизация (бут.), цветение (цв.), плодоношение (пл.), вегетация после плодоношения (пл./вег.), отмирание (отм.), состояние покоя (пок.) [11].

Информация о гидрологическом режиме реки была получена путем анализа данных по гидрологическому посту Александровка, который расположен в 2-х километрах ниже по течению от исследованного участка. Был проанализирован ряд наблюдений 1988–2018 годов. С использованием программы HydroStatCalc была рассчитана обеспеченность максимальных уровней половодья, как главного фактора формирования поймы.

Результаты и обсуждение. Пойма реки представляет собой результат эрозионно-аккумулятивной деятельности водного потока и формируется в результате подъема уровня воды в половодье. Поверхность поймы образуется в результате осаждения аллю- вия в условиях замедления скорости течения воды. Таким образом, поверхность поймы формируется в субаквальных условиях, хотя они и существуют на данном участке сравнительно непродолжительное время (на небольших реках степной зоны – менее месяца в году). Важнейшим фактором формирования пойм является высота подъема воды в половодье. Для степных рек характерны очень значительные колебания этого показателя по годам. На примере реки Иловли (см. рис. 2, табл. 1) видно, что максимальные уровни половодья в маловодные и многоводные годы могут отличаться примерно на 5 метров.

Поперечный профиль через пойму Илов-ли (см. рис. 3) показывает чрезвычайно выпо-ложенный рельеф с преобладанием высотных отметок +3,7–3,9 метра над меженным уровнем воды в русле реки. Притеррасное понижение не выражено. Повторяемость половодий высотой 4 м и более над меженным уровнем, которые способны сформировать такую пойму, составляет всего 5–6 %, что совершенно недостаточно для формирования такой заметной формы рельефа как речная пойма [16]. Это говорит о том, что пойма Иловли сформировалась в условиях большей водности, чем наблюдаемая в конце ХХ – начале XXI века.

Рис. 1. Схема расположения ландшафтного профиля (точки – площадки геоботанических описаний)

Гипсометрический профиль через пойму был дополнен данными об уровне грунтовых вод, полученными с использованием георадара «Око-2» и дополненные контрольными скважинами [9; 14], а также почвах и растительности (рис. 3). Наблюдения проводились 4 июля 2019 года.

Всего на профиле отмечено 57 видов растений, из них 51 – травянистые, 5 – деревья (дуб черешчатый, тополь белый, тополь черный, ива белая, вяз гладкий), и один кустарник – крушина ломкая (табл. 2; 3). По всему профилю преобладают растения семейства сложноцветные (Asteraceae) – 20 % всех отмеченных видов, причем на первой, второй и третьей площадках их доля составляет около 1/3. Притом, что нигде виды этого семейства не были многочисленными. Только на второй площадке обильно встречался Achillea millefolium. Видовой состав растительности говорит об очень редких и непродолжительных заливаниях в половодья [2]. Элементы растительности низкой поймы (Calamagrostis epigeios, Petasites spurius, Oenanthe aquatica) отмечены на площадях непосредственно прилегающих к руслу реки на высотах до 1,5 м над меженным уровнем. Далее по профилю признаки заливания и стояния воды отсутствуют.

Описание почвенного разреза на модельной площадке № 3 показало отсутствие оглее-ния и ожелезнения всех горизонтов до глубины 150 см. В то же время отсутствуют выцветы солей, а границы между горизонтами выражены неясно. Это говорит о достаточном поверхностном увлажнении и промывании за счет него верхних горизонтов почвы [13; 19]. Пойменная дубрава находится в хорошем состоянии, отсутствуют суховершинные деревья. Это также свидетельствует о незасоленности почв и грунтовых вод [15]. Средний диаметр деревьев дуба черешчатого составляет около 30 см при высоте 14–15 метров. Отмечен многочисленный самосев дуба высотой до 20 см, однако проростки старше текущего года отсутствуют. Это говорит об определенном дефиците увлажнения. В таких условиях желуди легко прорастают и развиваются в первый год за счет запасов ткани семядолей, но к концу вегетационного сезона усыхают [17].

Рис. 2. Аналитическое распределение обеспеченных значение максимальных расходов воды весеннего половодья реки Иловля – с. Александровка (совмещенный график)

Таблица 1

Обеспеченность максимальных уровней половодья реки Иловля по гидропосту Александровка

Обеспеченность, %	1	3	5	10	25	50	75	99
Максимальная высота половодья, м БС	58,65	58,17	57,91	57,49	56,73	55,79	54,95	53,68

Рис. 3. Ландшафтный профиль поймы реки Иловля в районе с. Стефанидовка

I – рельеф, II – уровень грунтовых вод, III – разрезы и скважины, IV – местоположение и номер модельных точек с описанием растительных сообществ по таблице 2. В таблице под графиком: А – рельеф: 1 – нижняя пойма, 2 – второй уровень поймы, 3 – верхняя пойма, 4 – понижение верхней поймы, 5 – верхняя пойма,

6 – понижение верхней поймы, 7 – переход от поймы к надпойменной террасе, 8 – коренной берег. Б – почвы:

1 аллювиальная слабосформированная глинисто-суглинистая незасоленная, 2 – аллювиальная суглинисто-глинистая, 3 – аллювиальная луговая суглинисто-глинистая слабозасоленная, 4 – каштановая намытая. В – растительность:

1 – разнотравно-ежеголовниковая (Sparangium erectum – Variherbetum), 2 – разнотравно-мятликовая

(Poa angustifolia + Eryngium planum – Potentilla argentea + Lotus cornicatus), 3 – кирказоно-осоковая дубрава (Querqus robur – Aristolochia clematitis – Carex spp.), 4 – рудерально – разнотравная-мятликовая (Poa angustifolia + Variherbetum + Cichorium intybus + Consolida regalis), 5 – ситниково-пырейная (Elytrigia repens + Juncus sp.).

Таблица 2

Количество видов растений по семействам на модельных геоботанических площадках

Номер площадки	1	2	3	4	5	Всего
Проективное покрытие, %	65	80	50	100	90	Всего
Количество видов	15	19	16	15	10	51
Семейство	Количество видов семейства
Aristolochiaceae			1			1
Ranunculaceae		1		1	1	2
Limoniaceae				1	1	1
Primulaceae	1					1
Brassicaceae	1	1	1		1	3
Rosaceae		2	1	1		3
Fabaceae		2				2
Apiaceae	1	1				2
Rubiaceae		1	2	1	1	3
Asclepiadaceae			1			1
Convolvulaceae	1	1		1	1	2
Scrophulariaceae	1					1
Plantaginaceae	2	1		1		2
Lamiaceae			3			3
Campanulaceae			2			2
Asteraceae	5	7		5	2	11
Alliaceae				1		1
Convallariaceae			1			1
Juncaceae					1	1
Cyperaceae	1	1	2	1		3
Poaceae	1	1	2	2	2	4
Sparganiaceae	1					1

Рис. 4. Ситниково-пырейный луг с отдельно стоящим деревом дуба черешчатого в пойме реки Иловля

Таблица 3

Видовой состав сообществ на модельных геоботанических площадках

Номер площадки		1	2	3	4	5
Проективное покрытие, %		65	80	50	100	90
Количество видов		15	19	16	15	10
	Вид	Обилие по шкале Друде
1	Aristolochia clematitis			Sp
2	Ranunculus repens		Sol gr
3	Consolida regalis				Sp	Sol
4	Limonium gmelini				Sol	Un
5	Lysimachia vulgaris	Sp
6	Rorippa palustris	Sol				Sol
7	Draba nemorosa		Sol
8	Sysimbrium altissimum			Sol
9	Potentilla argentea		Sp		Sp
10	Potentilla erecta		Sol
11	Geum urbanum			Sol
12	Lotus corniculatus		Sp
13	Trifolium pratense		Sol gr
14	Oenanthe aquatica	Sol gr
15	Eryngium planum		Sp
16	Galium humifusum		Sol gr		Sp	Sol
17	Galium rubioides			Sp
18	Galium aparine			Sp
19	Vincetoxicum scandens			Sol gr
20	Convolvulus arvense		Sol		Sol	Sol
21	Calystegia sepium	Sol
22	Veronica longifolia	Sp
23	Plantago major	Sol
24	Plantago lanceolata	Sol	Sol		Sol
25	Glechoma hederacea			Sol
26	Chaiturus marrubiastrum			Sol gr
27	Leonurus cardiaca			Sol gr
28	Campanula trachelium			Sp
29	Campanula bononiensis			Sol gr

Таблица 3 (Окончание)

Номер площадки		1	2	3	4	5
Проективное покрытие, %		65	80	50	100	90
Количество видов		15	19	16	15	10
	Вид	Обилие по шкале Друде
30	Cichorium intybus	Sol	Sol gr		Sp
31	Cirsium incanum	Sol
32	Petasites spurius	Sp
33	Sonchus sp.	Sol
34	Conyza canadensis	Sol
35	Inula britannica		Sol gr		Sol
36	Achillea millefolium		Sp		Sol gr	Sol
37	Artemisia absinthium		Sol			Sol
38	Lactuca tatarica		Sol		Sol
39	Artemisia austriaca		Sol gr		Sol
40	Xanthium strumarium		Sol
41	Allium sp.				Un
42	Convallaria majalis			Sol
43	Juncus sp.					Sp
44	Carex sp.	Sp		Cop1
45	Carex contigua		Sol	Cop1
46	Carex diluta				Cop1
47	Calamagrostis epigeios	Sp
48	Poa angustifolia		Cop1	Sp	Cop1
49	Elytrigia repens			Sol	Sol	Cop1
50	Agropyron pectinatum					Sp
51	Sparganium erectum	Cop1

Небольшое засоление есть только на лугах: здесь присутствуют в небольшом количестве виды, выдерживающие засоление, например, Limonium gmelini , Agropyron pectinatum .

Заключение. Исследования показали близкое к горизонтальному расположение зеркала грунтовых вод, их уровень точно соответствует уровню воды в реке. Такое положение зеркала грунтовых вод типично для пойм рек, занимающих промежуточное положение между поймами рек гумидной и аридной зон [12; 18]. Рельеф поймы реки был сформирован в более многоводные годы, чем наблюдаемые в конце XX – начале XXI веков [20]. Первый пойменный уровень – низкая пойма имеет превышение не более 1–1,5 метров над меженным уровнем реки. В современных гидрологических условиях только этот уровень гарантировано затапливается каждую весну.

Список литературы Современное состояние и условия формирования ландшафтов поймы реки Иловля (Средний Дон)

Анализ пастбищных ресурсов Волгоградской области в геоинформационной системе / С. С. Шинкаренко [и др.] // Известия Нижневолж. агроуниверситет. комплекса: Наука и высш. проф. образование. - 2019. - № 1 (53). - С. 123-130. -DOI : 10.32786/2071-9485-2019-01-15.
Анучина, Н. А. Ожидаемые демографические тенденции развития Волгоградской области / Н. А. Анучина, Н. В. Шилова // Естественные и технические науки. - 2018. - № 12 (126). -С. 151-153.
Брылев, В. А. Родники и реки Волгоградской области / В. А. Брылев, Н. А. Самусь, Е. Н. Слав-городская. - Волгоград : Михаил, 2007. - 200 с.
Вишняков, Н. В. Современное состояние, гидрологическая характеристика и пути оптимизации использования водных объектов бассейна реки Большая Голубая / Н. В. Вишняков, С. Н. Канищев, Д. А. Солодовников // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 3: Экономика. Экология. - 2015. - № 4 (33). - С. 268-277.
Деточенко, Л. В. Демографическая ситуация в Волгоградской области на рубеже XX-XXI вв. / Л. В. Деточенко, Н. А. Лобанова // Известия Волгоградского государственного педагогического университета. - 2018. - № 2 (125). - С. 190-196.
Кузьмина, Ж. В. Влияние зарегулирования речного стока и изменений климата на динамику наземных экосистем Нижней Волги / Ж. В. Кузьмина, С. Е. Трешкин, С. С. Шинкаренко // Аридные экосистемы. - 2018. - Т. 24, № 4 (77). - С. 3-18. -DOI: https://doi.org/10.24411/1993-3916-2018-00030.
Методические основы развития активного туризма в Малой излучине Дона / Н. В. Вишняков [и др.] // Сервис Plus. - 2017. - Т. 11, № 4. - С. 55-64. -DOI: https://doi.org/10.22412/1993-7768-11-4-6.
Рулев, А. С. Оценка влияния гидрологического режима Волги на динамику затопления острова Сарпинский / А. С. Рулев, С. С. Шинка-ренко, О. Ю. Кошелева // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. - 2017. - Т. 159. - Кн. 1. -С. 139-151.
Солодовников, Д. А. Методологические основы моделирования динамики грунтовых вод речных пойм на примере Волго-Ахтубинской поймы / Д. А. Солодовников // Природные системы и ресурсы. - 2018. - Т. 8, № 3. - С. 67-74. - DOI: https:// doi. org/10.15688/nsr.jvolsu. 2018.3.8.
Хаванская, Н. М. Роль природных парков в развитии внутреннего туризма Волгоградской области / Н. М. Хаванская // Вопросы степеведения. -2019. - № 15. - С. 328-331.
Хапугин, А. А. Методы исследования растительного покрова наземных экосистем / А. А. Хапугин, Е. В. Варгот, Г. Г. Чугунов // Методы полевых экологических исследований. - Саранск : Пуш-та, 2014. - С. 4-42.
Batelaan, O. Regional Groundwater Discharge: Phreatophyte Mapping, Groundwater Modelling and Impact Analysis of Land-Use Change / O. Batelaan, F. De Smedt, L. Triest // J. Hydrol. - 2003. -Vol. 275, № 1-2. - P. 86-108.
Entraigas, I. Plant Communities Along Preferential Superficial Water Flow Paths Across a Floodplain Landscape / I. Entraigas, N. Vercelli, L. Fajardo // Ecohydrology. - 2019. - Vol. 12, iss. 6. - e2124. - DOI: https://doi.org/10.1002/eco.2124.
Freeze, R. A. Groundwater / R. A. Freeze, J. A. Cherry. - Englewood Cliffs : Prentice-Hall, 1979. - 604 p.
Pettit, N. E. How Important is Groundwater Availability and Stream Perenniality to Riparian and Floodplain Tree Growth? / N. E. Pettit, R. H. Froend // Hydrological Processes. - 2018. - Vol. 32, № 10. -P. 1502-1514.
Saksena, S. Flood Inundation Modeling and Mapping by Integrating Surface and Subsurface Hydrology With River Hydrodynamics / S. Saksena, V. Merwade, P.J. Singhofen // J. Hydrol. - 2019. -Vol. 575. - P. 1155-1177. - DOI: https://doi.org/10.1016/ jjhydrol.2019.06.024.
Comparison of Alternative Modelling Approaches for Groundwater Flow in Fractured Rock / J. O. Selroos, D. D. Walker, A. Strom, B. Gylling, S. Follin // J. Hydrol. -2002. - Vol. 257, №> 1-4. - P 174-188.
Solodovnikov, D. Modeling of Groundwater Dynamics and Landscapes of River Floodplains of the Lower Volga Region / D. Solodovnikov // 19 th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2019. Hydrology and Water Resources. - Vol. 12. - P. 387-392. - DOI: https:// doi.org/10.5593/sgem2019/3.1/S12.050.
Stuyfzand, P.J. Patterns in Groundwater Chemistry Resulting from Groundwater Flow / P.J. Stuyfzand // Hydrogeol. J. - 1999. - Vol. 7, №№ 1. -P. 15-27.
Tharme, R. A Global Perspective on Environmental Flow Assessment: Emerging Trends in the Development and Application of Environmental Flow Methodologies for Rivers / R. Tharme // River Res. Appl. - 2003. - Vol. 19, iss. 5-6. - P. 397-441.

Еще

Статья научная