Федеральное агентство по образованию

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВВЕДЕНИЕ

Вода занимает особое положение среди природных богатств Земли. Известный русский и советский геолог академик А. П. Карпинский говорил, что нет более драгоценного ископаемого, чем вода, без которой жизнь невозможна.

Основой водных ресурсов России является речной сток, составляющий в среднем по водности года 4262 км³ , из которых около 90% приходится на бассейны Северного Ледовитого и Тихого океанов. На бассейны Каспийского и Азовского морей, где проживает свыше 80% населения России и сосредоточен ее основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8% общего объема речного стока.

Конец XX – начало XXI вв. характеризуется значительными темпами освоения гидроэнергоресурсов и переходом от строительства преимущественно крупных водохранилищ энергетического назначения к средним и даже малым. Сегодня не так уж много рек, на которых не было бы хоть одного водохранилища. На сегодняшний день в России построено и находится в эксплуатации свыше 3 тыс. водохранилищ.

Социально-экономический аспект: интенсивное гидростроительство объясняется тем, что водохранилища объективно нужны для развития общества, для удовлетворения его потребностей в воде, в продовольствии, энергии, отдыхе, в борьбе с наводнениями и т.д., то есть для повышения качества жизни и создания материальных благ. В то же время создание водохранилищ и регулирование ими стока значительно преобразует естественный гидрологический режим реки, что влечет за собой изменения и многих других природных процессов и условий.

Влияние водохранилища на окружающую среду может проявляться чрезвычайно разнообразно: прямо или косвенно, может быть положительным или отрицательным, постоянным и временным, нарастающим, одинаковым по годам и затухающим.

Экономические и экологические аспекты: строительство водохранилищ имеет позитивные и негативные последствия, однако следует отметить, что значительные или заметные изменения в окружающей среде вызывают преимущественно крупные и некоторые средние водохранилища. Влияние небольших и малых водохранилищ на природу и хозяйство территории обычно невелико, а нередко и положительно.

Позитивная сторона довольно ясна: производство энергии, водоснабжение промышленных центров, ирригация и улучшение условий для водного транспорта, рекреация и др.

Негативная сторона довольно многообразна: развитие ветровой абразии, переработка берегов водохранилищ и их трансформация, заболачивание новых территорий в результате подтопления их водохранилищем, изменение термического и ледового режимов, изменение уровневого и скоростного режимов, отчленение плотиной нерестилищ проходных и полупроходных рыб и др.

Создание гидроузлов с водохранилищами большого объема приводит к различным изменениям окружающей среды. К ним относятся местные климатические изменения, изменения состава атмосферного воздуха. Зарегулирование стока и создание водохранилищ оказывают существенное влияние на формирование и режим водотока, что ведет за собой изменения жизни населения в области строительства водохранилища. Так появление водохранилищ приводит, с одной стороны к затоплению привычных мест отдыха людей, с другой стороны, создает условия, способствующие строительству и эксплуатации лечебно – оздоровительных предприятий – турбаз, санаториев, пансионатов, спортивных лагерей. Также строительство гидротехнических сооружений оказывает существенное влияние на социальную сферу. Население территорий, попавших в зону затопления, вынуждено покидать привычные места проживания, с другой стороны строительство гидроузлов ведет за собой создание новых рабочих мест, развитие социальной инфраструктуры.

Таким образом, строительство гидротехнических сооружений оказывает влияние на окружающую природную среду и значительно сказывается на жизни населения прилегающих территорий. Поэтому проблема строительства и эксплуатации водохранилищ на сегодняшний день является весьма актуальной.

В связи с этим целью дипломной работы является анализ экономических и экологических последствий строительства и эксплуатации водохранилищ на примере Республики Башкортостан.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

· изучение гидрографии речных систем РБ;

· анализ проведения водохозяйственных мероприятий в бассейнах рек Республики Башкортостан;

· анализ экологических последствий строительства и эксплуатации водохранилищ;

· анализ экономических последствий строительства и эксплуатации водохранилищ;

· разработка экологических критериев для проведения водохозяйственных работ;

· обзор нормативно – правовой базы РФ в области охраны и рационального использования водных ресурсов;

· оценка гидроэкологических изменений в результате строительства Павловского гидроузла на реке Уфа.

1. Экологические и экономические последствия строительства и эксплуатации водохранилищ

Конец XX – начало XXI вв. характеризуется значительными темпами освоения гидроэнергоресурсов и переходом от строительства преимущественно крупных водохранилищ энергетического назначения к средним и даже малым. Сегодня не так уж много рек, на которых не было бы хоть одного водохранилища. На сегодняшний день в России построено и находится в эксплуатации свыше 3 тыс. водохранилищ.

Влияние водохранилища на окружающую среду может проявляться чрезвычайно разнообразно: прямо или косвенно, может быть положительным или отрицательным, постоянным и временным, нарастающим, одинаковым по годам и затухающим.

1.1 Физико – географические условия формирования стока рек Республики Башкортостан

1.1.1 Гидрография речных систем. Реки Башкортостана

Речная сеть любой территории так же, как и артерии живого организма, выполняют исключительно важную функцию, заключающуюся не только в формировании водно-солевого баланса водных объектов, но и транспортировке самой живительной воды, питательных веществ в пространстве, расположенном на стыке различных сфер географической оболочки. Таким образом, она представляет часть гидрографической сети, образованной совокупностью рек различной категории, расположенных в пределах конкретной территории. Структура гидрографической сети и характер ее проявления формируются в условиях сложного взаимодействия физико-географических факторов. Последние определяют величину и интенсивность поступления воды на поверхность суши, условия ее просачивания в подземные горизонты, показатели самого речного стока, сопротивляемость поверхности суши размыву и др. Степень развитости речной сети определяется коэффициентом густоты речной сети (ГРС), представляющим собой отношение длин всех рек к площади ее бассейна.

В свою очередь, наложение различных физико-географических факторов зонального и азонального характера (атмосферных осадков, испаряемости, распространения карстовых образований и др.) способствует формированию довольно сложной картины ГРС по территории республики. Наиболее благоприятные условия для ее развития имеются в пределах западного склона Южного Урала, части бассейна реки Белой и Зилаирского плато. Здесь она составляет 0,6 – 0,7 км / кв. км, чему способствуют высокие показатели атмосферных осадков, слабая водопроницаемость горных образований, сложенных, в основном, плотными кристаллическими и метаморфическими породами [1].

Защищенность межгорных котловин в верховьях рек Белой, Инзера и Сима, а также более низкие абсолютные отметки вдоль восточной и западной периферии указанного района способствуют формированию несколько меньших показателей ГРС (в пределах 0,4 – 0,6 км / кв. км).

Минимальные значения обнаруживаются в Зауралье в нижней части бассейнов рек Янгелька, Большой Кизил, Худолаз, Таналык (менее 0,3 км / кв. км), а также в пределах Уфимского плато и Камско-Бельского понижения. Если в первом случае это происходит в условиях ограниченности атмосферных осадков и большой испаряемости, то во втором - вследствие влияния карста. Это наиболее характерно для Уфимского плато, сложенного хорошо растворимыми сульфатными породами (гипсы, ангидриты) Кунгурского яруса и карбонатными породами Артинского яруса. Здесь, несмотря на повышенное количество атмосферных осадков (600-800 мм и более), густота речной сети низкая (0,20-0,25 км / кв. км и менее). Вдоль нижнего Прибелья и бассейнов рек Ашкадар, Уршак, Дема (нижнее течение), Кармасан, Чермасан, Сюнь (в низовьях) снижению показателей ГРС способствует также меньшее количество атмосферных осадков вследствие барьерно-теневого эффекта Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Довольно высокие значения характерны для верхней части бассейнов рек Быстрый Тынып и Буй (0,4-0,6 км / км² ), что обусловлено неразвитостью карста, большими значениями атмосферных осадков и речного стока.

В свою очередь, совокупность рек, сливающихся вместе и выносящих воды с той или иной территории в виде общего потока, называется речной системой, включающей притоки 1-го, 2-го и n-го порядков, а также саму главную реку.

В практике гидрологических расчетов наиболее часто применяется классификация рек по так называемому "нисходящему" порядку, т.е. реки 1-го порядка это те водотоки, которые образуются в определенных физико-географических условиях на водосборе. Они представляют собой устойчивый элемент речной сети.

По монотомической (наиболее простой) схеме порядок реки увеличивается на единицу в результате впадения каждого нового притока. Однако она для выполнения гидрологических расчетов неудобна, так как номера классов (порядков) рек может не согласовываться с реальными величинами расходов воды в них. В соответствии с нарастанием порядков в целях максимальной адаптации приемов анализа к гидрологическим расчетам и оценкам применяются и другие модификации.

На основании анализа методических положений предшествующих работ Т. В Воронина (1996) сформирована концепция, отражающая структурно-гидрологические особенности речной сети, образующейся в разных физико-географических условиях [1].

В то же время существенным недостатком указанных классификаций является то, что реки одного порядка (от начала до конца) будут иметь неизменную величину расходов воды. Это в принципе не соответствует действительности. В соответствии с этим А. М. Гареевым рекомендуется использование показателей линейного приращения расходов воды, формирующихся в условиях совокупного влияния физико-географических факторов в пределах того участка, где располагается оцениваемый порядок реки.

Следует отметить, что в водохозяйственных исследованиях в ряде случаев применяется противоположная ("восходящая") классификация порядков рек. При этом все реки, впадающие в главную реку, называются притоками 1-го порядка. Притоки, впадающие в водотоки 1-го порядка, относятся ко 2-му порядку; реки , впадающие в них, соответственно, - к 3-му порядку и т.д. Однако эта классификация для выполнения гидрологических расчетов неприменима, так как в данном случае к рекам одного и того же порядка относятся разные по водности водотоки. Например, относительно реки Белой (главная река) при таком подходе и река Сутолока и река Уфа являются реками 1-го порядка. Однако их сток отличается не только большой разницей по величине, но и формированием совершенно в разных физико-географических условиях и антропогенной нагрузке.

Удобство применения такого порядка обосновано, например, при проведении дноуглубительных работ по руслам рек, в речном транспорте, оценки влияния притоков на качество речных вод и др.

Речная сеть Республики Башкортостан относится к трем наиболее крупным бассейнам: Волги, Урала и Оби.

К бассейну реки Волги относятся левые притоки реки Камы (реки Белая, Буй, Западный Ик). Общая площадь их водосборов занимает 79% территории республики, в то время как к бассейну реки Урал относится около 20% и реки Оби – менее 1% территории. Бассейн последней реки представлен лишь небольшими отрезками рек Уй и Миасс в верховьях.

Общий рисунок речной сети в пределах республики отличается сложностью. Это связано с разнообразием форм рельефа, спецификой расположения водоразделов, особенностями геологической истории и литологического строения водосборов. Указанные основные реки в соответствии с этим текут в разных направлениях, иногда меняя свою ориентацию в противоположном направлении.

Реки, принадлежащие бассейну реки Волги (Камы), водосборы которых расположены в пределах Предуралья, имеют типичный облик равнинных рек. Долины хорошо разработаны, имеют широкие поймы и террасированные склоны. Уклоны русел рек и скорости течения небольшие. В соответствии с этим сами русла характеризуются неустойчивостью и разветвленностью. Имеются мели и острова [1].

Долины рек западного склона Урала характеризуется, в основном, двухъярусным строением. Более молодые глубокие и узкие долины врезаются в днище древних широких и плоских долин, сформировавшихся в неогене. Транзитные участки рек Уфимского плато имеют каньонообразные долины, врезанные в него на 150 – 200 м. В низовьях реки Белой в результате чередования нескольких циклов глубоких врезов нижние террасы перекрыты мощной толщей аллювиальных отложений, которые отличаются большой водоносностью.

Многие реки Урала в верховьях в настоящее время меандриурют по дну древних долин, приуроченных к днищам межгорных депрессий. Одной из характерных особенностей является наличие продольных участков долин в сочетании с поперечными, где реки прорезают хребты, в основном, в широтном направлении. В соответствии с этим речная сеть приобретает коленчатый и зигзагообразный характер. В то же время, реки, текущие в часто заболоченных долинах шириной до 5-12 км, в межгорных котловинах имеют вид равнинных рек (например, река Белая выше г. Белорецка).

Широтные отрезки речных долин сформировались в результате позднейшего поднятия Урала, местами имеют вид ущелий с отвесными скалами. Течение рек здесь стремительное, русла порожистые. Долины некоторых рек совпадают с ложем древних водотоков. В соответствии с этим они отличаются наличием значительных толщ аллювиальных отложений.

Бассейны рек, расположенные на восточном склоне Урала, в пределах республики характеризуются общим простиранием в восточном, южном и юго-восточном направлениях (реки Уй, Миасс, Малый и Большой Кизил, Уртазымка, Таналык, Сакмара). Гидрографическая сеть наиболее развита в пределах восточных склонов Южного Урала, в то время как к востоку и юго-востоку, в связи с нарастанием засушливости климата, она разрежена.

Долина реки Урал отличается наличием нескольких террас. Первая терраса имеет высоту около 3 м, местами достигает 5 км ширины, изобилует озерами и старицами. Вторая и третья террасы обнаруживаются лишь на отдельных участках. При выходе их гор в районах с грядово-мелкосопочным рельефом долины рек отличаются более сложным строением. Обнаруживается отсутствие эрозионных террас при наличии аккумулятивных.

Реки, формирующиеся в пределах Зилаирского плато, более водообильны. Главным водотоком здесь является река Сакмара (с притоками Крепостной Зилаир и Урман-Зилаир). Имея черты достаточно четко выраженной горной реки в верховьях, в низовьях река Сакмара характеризуется равнинным течением, долина слабо выражена, течение медленное, русло в меженные периоды неглубокое. Это характерно также для рек Касмарка, Большой Ик, стекающих также с Зилаирского плато, а также реке Салмыш, берущей начало в пределах Общего Сырта [1].

Останавливаясь на гидрографии отдельных речных бассейнов, отметим, что основной водной артерией Башкортостана является река Белая (Агидель) . Такое название она, по-видимому, получила за светлый, беловато-серебристый цвет воды. Река Белая берёт начало в пределах восточного подножья хр. Аваляк, в 4 км от деревни Ново-Хусаиново Учалинского района с координатами 54° 33' СШ и 59° 01' ВД. Она впадает в р. Каму на 177 км выше её устья, является одной из крупных её притоков, как по длине, так и по водности.

Длина реки 1430 км, площадь водосбора 142 тыс. км² , средний уклон 0,00039. В пределах всего бассейна реки насчитывается 12725 притоков общей длиной 57366 км, из них 11731 длиной менее10 км, 11 рек имеют длину более 200 км.

В бассейне реки Белой насчитывается около 2720 озёр общей площадью зеркала приблизительно 428 кв. км.

Следует заметить, что часть бассейнов рек Уфа и Дёма (основных притоков реки Белой) находится за пределами Башкортостана. В соответствии с этим как количество рек, озёр, так и их общие площади по территории республики несколько меньше. Так, по оценкам, осуществлённым с использованием справочного издания "Ресурсы…" (1966), в пределах Башкортостана к бассейну указанной реки относятся 724 притока длиной более 10 км и 243 озера площадью более 0,1 км² , суммарная площадь зеркала которых составляет около 100 км² .

Бассейн отличается резкой асимметричностью, правобережная часть почти вдвое больше левобережной. Густота речной сети в пределах бассейна р. Белой в зависимости от особенностей физико-географических условий изменяется в значительных соотношениях. Как было показано ранее, наибольшие значения этого показателя, достигающие до 0,6 – 0,7 км² , приходятся на увлажнённые поверхности западных хребтов Южного Урала (верховья рек Большой и Малый Инзео, Зилим, Нугуш, восточная часть широтного колена реки Белой). Достаточно высокие значения (0,4-0,5 км / км² ) характерны также для верховьев рек Ай, Юрюзань, а также участков, соответствующих перечисленным ранее рекам, непосредственно примыкающим к выделенному региону. По мере передвижения в северном и западном направлениях обнаруживается последовательное снижение значений. В соответствии с этим как в пределах Уфимского плато, так и обширного пространства Камско-Бельского понижения наблюдаются наименьшие величины (0,2-0,3 км / км² ). В то же время на первом участке этому способствует повсеместное распространение карстовых образований, на втором – защищенность территории от западных воздушных масс в свзяи с наличием Бугульминско-Белебеевской возвышенности, а также неизменный характер местности. Небольшое увеличение значений густоты речной сети (до 0,4 км / км² ) происходит на западе в пределах участков, примыкающих к вышеуказанной возвышенности. Это характерно также для бассейна реки Быстрый Танып (правого притока реки Белой в низовьях), что преимущественно связано с большей увлажненностью территории и отсутствием карстовых образований (0,4-0,5 км / км² ).

По общему характеру течения река Белая может быть разделена на 3 характерных участка: 1) от истока до поселка Ира; 2) от поселка Ира до устья реки Уфа; 3) от устья реки Уфы до устья самой реки Белой [1].

На первом участке река имеет явно выраженные черты горного водотока, протекающего на юг по межгорной долине. В последующем она прорывает цепь горных образований, образуя широтное колено (от села Старосубхангулово до поселка Ира). Долина реки в верховьях трапецеидальная, местами V-образная и ящикообразная. В пределах г. Белорецка (1320 км от устья) русло реки перегорожено земляной плотиной. Строительство этого пруда относится к периоду горнозаводского освоения Урала (1752 г.). Поэтому он является одним из старинных искусственных водных объектов республики.

На этом участке река Белая принимает многочисленные притоки: Авняр, Нура, Северный Узян, Кухтур, Кага, Авзян, Иргизла и другие. Высокая лесистость водосборов в условиях хорошей увлажненности местности способствует развитию довольно густой сети рек, характеризующихся высокой водностью в меженные периоды.

К концу участка средняя ширина меженного русла достигает до 100 м, глубина на плесах – от 1 до 2,5 м и на перекатах уменьшается до 0,2 м. Скорость течения воды в русле во время весеннего половодья превышает 2,5 м/сек, а в межень на плесах снижается до 0,5 м/сек.

Второй участок имеет протяженность около 390 км. При выходе из гор река резко меняет направление на север. При этом существенно изменяется и ее морфометрия, гидрологический режим, характер берегов и строение русла. Здесь река Белая приобретает черты типично равнинной реки с небольшими уклонами, сильно развитой боковой эрозией и незначительными скоростями в межень. Долина постепенно становится широкой, пойменной, с обилием озер и стариц. Ее ширина к городам Мелеуз и Стерлитамак достигает 7-8 км.

На этом участке она принимает притоки Мелеуз, Большой Нугуш, Ашкадар, Зиган, Зилим, Сим, Кармасан, Уршак и др.

Ширина меженного русла до впадения реки Сим колеблется в пределах от 100 до 300 м. Глубина на плесах в межень выше устья реки Сим достигает до 2 м, на перекатах – 0,25-0,60 м. Ниже по течению эти характеристики соответственно достигают до 3-4 м и 0,5-0,6 м. Скорость течения водного потока во время весеннего половодья увеличивается до 2 м/сек, в межень – 0,7 м/сек.

Третий участок имеет протяженность около 490 км. Здесь река Белая принимает самый большой приток – реку Уфу, становится шире и многоводнее. Средняя ширина увеличивается до 400 м, в то же время имеются и характерные сужения: "Соловьиное горло" у г. Бирска и "Гусиное горло" у г. Дюртюли. На этих участках ширина реки не превышает 100 м.

Средняя глубина в межень на плесах достигает до 5 м, на перекатах – от 0,1 до 1,5 м. Средний уклон является наименьшим по всей речной сети (0,00006); скорость течения во время весеннего половодья достигает до 1,7 м/сек, а межень не превышает 0,6-0,8 м/сек.

Долина реки широкая, неярко выраженная. Склоны в основном очень пологие, постепенно сливаются с окружающей местностью. На поймах имеется большое количество озерно-болотных комплексов, имеющих важное буферное и водохозяйственное значение. Наиболее крупными притоками, кроме реки Уфа, являются реки Дема, Кармасан, Чермасан, Бирь, Быстрый Танып, База, Сюнь и др [1].

Река Уфа (Караидель) является второй по величине рекой Башкортостана. Она впадает в реку Белую выше г. Уфы на 487 км от ее устья, огибая территорию столицы республики с восточной и юго-восточной сторон. Таким образом, участок, расположенный между руслами рек Белой и Уфы в пределах города, называется "уфимским полуостровом".

Река берет начало на северо-восточном склоне горы Юрма, вытекая из небольшого озера "Уфимское" в Челябинской области.

Длина реки 918 км, площадь водосбора – 53 100 км² . Насчитывается 285 притоков длиной менее 10 км, непосредственно впадающих в нее, общая длина которых достигает 863 км.

Почти половину своего пути река Уфа проходит за пределами Башкортостана – в начале по территории Челябинской области, а затем – Свердловской области. На своем пути неоднократно меняет свое направление: в пределах верхнего течения имеет преимущественно северную, северо-западную ориентацию; в Свердловской области в виде полукруга огибает ряд южных ее районов, в дальнейшем приобретая общее юго-западное и южное направление.

Долина реки в верховьях, в основном, трапецеидальная, местами V-образная, что зависит от среднегодового рельефа местности. В пределах Уфимского плато она узкая, с крутыми и высокими склонами. На этом участке на 170 км от устья в 1961 году построено Павловское водохранилище с ГЭС. Нижнее течение реки от села Красная Горка располагается в пределах Прибельского понижения. Ширина русла местами достигает до 400 м. Извилистость реки небольшая, коэффициент извилистости в среднем составляет 1,7.

В пределах Башкортостана река принимает притоки: Ай, Тюй, Юрюзань, Урюш, Салдыбаш, Уса, Изяк, Белекес, Таушка и др.

Река Ай является одним из крупных притоков реки Уфы. Она берет начало из болота Клюквенное, расположенного на стыке хребтов Аваляк, Уреньга, впадает в реку Уфу слева на 382-м км от устья. Длина реки 549 км. Общее падение от устья до наиболее удаленной точки речной системы составляет 714 км, средний уклон 1,3 %, средневзвешенный уклон 0,6 %. Площадь водосбора 15 000 км² , густота речной сети 0,44 км/ км² . Средняя высота бассейна реки 415 м.

Основными притоками являются реки Куса, Большая Арша, Большая Сатка, Киги, Большой Ик и Ик.

По особенностям строения долины и русла реки Ай можно выделить 4 участка: 1) исток – г. Златоуст; 2) г. Златоуст – устья реки Лаклы; 3) устье реки Лаклы – устье реки Ик; 4) устье реки Ик – устье самой реки Ай.

На первом участке долина реки хорошо выражена, шириной до 1,3 км. Склоны асимметричные. Крутизна левого, более высокого, склона в верхней части достигает до 22-25° (местами до 35°), в то время как у подножия не превышает 2-3°. Правый склон в целом более пологий – до 10-15°, рассечен глубокими долинами рек. Вершины склонов каменистые, ниже распространены хвойные леса [1].

Пойма двусторонняя. Ее ширина изменяется в пределах от 40 до 200 м, имеется значительное количество стариц. Обнаруживается обильное выклинивание грунтовых вод.

Русло реки умеренно извилистое, шириной на перекатах до 8-10 м, глубиной – 0,3-0,4 м; скорость течения в среднем составляет 0,4-0,6 м/сек. На плесах его ширина увеличивается до 25-30 м, глубина 1-2 м, скорость течения при этом уменьшается до 0,1-0,2 м/сек.

Дно песчано-гравелистое (на перекатах), илистое (на плесах), засоренное. Берега обрывистые, высотой 0,6-1,5 м.

В пределах второго участка долина в основном V-образная. Ее ширина местами достигает до 1,4 км. Высота склонов по долине реки снижается от 120-250 м до 40-100 м. На этом участке река принимает притоки, долины которых также V-образные. У подножия обнаруживается выклинивание грунтовых вод. Местами имеются террасы, покрытые смешанным лесом или распаханные.

Пойма двусторонняя. В зависимости от простирания склонов она изменяется в пределах от 30 до 600 м. Встречаются старицы. В условиях активизации хозяйственной деятельности человека и развития эрозионных процессов заметны процессы заиления отдельных участков.

Русло в основном неразветвленное, извилистое. Ширина на перекатах 20-60 м, глубина 0,2-0,3 м, скорость течения 0,8-2 м/сек. На плесах она достигает до 50-60 м, средняя глубина – 0,5-0,9 м, скорость течения – 0,2-0,5 м/сек. Берега обрывистые, высотой до 1,5-6 м. Рельеф местности, соответственно уклоны и параметры русла способствуют образованию ряда островов. Дно галечно-гравелистое, местами выложено крупным обломочным материалом.

Третий участок характеризуется трапецеидальной, местами языкообразной формой долины. Ее ширина колеблется в пределах от 1,8 км до 10 км. Высота склонов достигает до 450 м. Они рассечены неглубокими балками и долинами притоков.

Пойма двусторонняя, местами явно выражена. Ее ширина достигает до 1,5-2 км. Поверхность ровная, местами умеренно пересеченная. Во время высокого половодья и паводков она затапливается на глубину до 1-2 м.

Русло неустойчивое и извилистое, шириной до 40-70 км. Глубина на перекатах около 0,6 м, скорость течения 0,6-1,8 м/сек; на плесах – 1,3-2 м, скорость течения снижается до 0,2-0,6 м/сек. Дно песчано-гравелистое и галечное. Берега русла впалые, до 3-4 м и более, в основном оголенные. На этом участке реки также имеется значительное количество островов.

Четвертый участок в верхней части характеризуется ящикообразной формой долины, которая ниже приобретает V-образный вид, шириной в среднем 1-3 км. Склоны долины невысокие (до 30-40 м), крутые и слабокрутые. Они местами пересечены балками, логами и долинами притоков [1].

Пойма двухсторонняя, шириной в среднем 0,5-1,5 км. Ее поверхность слегка волнистая, пересечена старицами. Русло шириной до 60-80 м, извилистое, местами разветвленное. Берега крутые, высотой от 2 до 9 м. Глубины реки в основном колеблются в пределах 0,8-2 м, наибольшая глубина достигает до 5-6 м. Средняя скорость течения реки 0,6 м/сек. Дно песчано-галечное, местами галечно-каменистое.

Река Дема является вторым по величине притоком реки Белой. Она представляет собой типичную равнинную реку, пересекающую степную и лесостепную зоны. Берет начало в пределах юго-восточной периферии Белебеевско-Стерлибашевской возвышенности, где начинаются и другие водотоки: реки Салмыш, Ашкадар, Тятерь и другие. Протекая в верховьях в юго-западном направлении на небольшом участке в пределах Башкортостана, в последующем течении оказывается в Оренбургской области. Образуя дугообразный виток, она снова попадает на территорию республики. Преодолев большое расстояние, впадает в реку Белую в 475 км от устья слева в районе г. Уфы.

Общая длина реки 535 км, из которых 420 км находятся в границах Башкортостана. Площадь водосбора 12 800 км² . Она принимает 79 притоков длиной более 10 км, общей длиной 298 км. В бассейне реки насчитывается 415 озер, общая площадь которых составляет 34,7 км² . В их числе озеро Аслыкуль является самым большим озером Башкортостана.

Основная часть бассейна реки лежит в пределах Бугульминско-Белебеевской возвышенности с отметками в пределах 3600-400 м. Северо-восточная часть представляет собой низменную равнину. Широко распространены отложения известняков, доломитов, гипсов, ангидритов.

Долина в верховьях V-образная, ниже – трапецеидальная и слабо выраженная. Ширина ее увеличивается вниз по течению реки от 0,2-0,3 км до 4-5 км и более. Крутизна склонов в этом направлении понижается от 20-30° до 6-8°. Они значительно расчленены долинами притоков и овражно-балочной сетью. Склоны долины в основном распаханы. В бассейне реки развиты карстовые образования.

Пойма двусторонняя, местами прерывистая, шириной от нескольких десятков метров (в верховьях) до нескольких километров (в низовьях). Ее поверхность ровная, занята местами кустарниковой и древесной растительностью. Распространены многочисленные озерно-болотные комплексы. Грунты поймы суглинистые, песчано-галечные, в пределах нижнего участка – песчаные.

Русло умеренно извилистое и извилистое, разветвленное. Его ширина в верховьях 5-20 м, в низовьях 40-50 м.

Наблюдается чередование перекатов и плесов.

Глубина изменяется от 0,6 до 4 и более метров, скорость течения колеблется в пределах 0,3-1,5 м/сек. На реке имеется значительное количество островов [1].

Река Большой Нугуш берет начало на восточном склоне горы Лиственной (высотой 885 м) и в 7 км к востоку от д. Кукашки Белорецкого района, впадает в реку Белую на 837-м км от устья. Длина реки 235 км, общее падение от истока до устья 540 м, средний и средневзвешенный уклоны соответственно составляют 2,3 % и 2,1 %. Площадь водосбора 3820 км² , густота речной сети 0,65 км / км² . Его средняя высота 487 м.

Основными притоками являются: реки Бретяк, Малый Нугуш, Кужа, Урюк, Тор.

Бассейн реки характеризуется горным рельефом. Грунты в горах скальные, ниже – глинистые и суглинистые. Имеются районы распространения известняков и связанное с ними распространение карстовых явлений.

Долина V-образная шириной до 500-600 м. Склоны в основном крутые, достигают высоты до 300-400 м.

Пойма двусторонняя, умеренно пересеченная. По ходу движения реки она увеличивается от 80-100 м до 0,9-1 км.

Русло реки извилистое, слабо разветвленное, шириной от 5-20 м в верховьях – до 60-100 в низовьях. Средняя глубина в средней части реки достигает 0,5-0,8 м, наибольшая – 3,5 м. Скорость течения на плесах небольшая (0,2-0,6 м/сек), в то время как на перекатах она достигает 1-1,5 м/сек. Дно реки каменистое и песчано-галечное. Берега крутые, высотой 7,8-9м и более. Местами встречаются обрывистые участки.

На выходе из гор юго-восточнее хр. Баш-Алатау в 1966 г. построено Нугушское водохранилище, основным назначением которого является зарегулирование речного стока и улучшение условий водоснабжения промышленных предприятий городов Салавата и Стерлитамака.

Река Ашкадар берет начало примерно в 2-х км к западу от д. Ижбуляк Федоровского района, впадает в реку Белую слева на 743 –м км от устья в пределах г. Стерлитамака. Длина реки 165 км. Общее падение реки составляет 271 м, средний и средневзвешенный уклоны соответственно составляют 1,6 % и 0,8 %. Площадь водосбора 3780 км² . Средняя высота бассейна реки 253 м.

Основными притоками являются: реки Мал. Балыклы, Кундряк, Сухайля, Стерля.

В верховьях бассейн реки располагается в пределах юго-восточной периферии Бугульминско-Белебеевской возвышенности. Здесь же берут начало левые притоки: Кундряк, Стерля. Основная часть бассейна располагается в пределах низменной равнины.

Долина реки в верховьях V-образная, ниже неясно выраженная и местами трапецеидальная. Ее ширина по течению реки постепенно увеличивается от 0,2 до 4,4 км. Уклоны склонов в верховьях местами достигают до 20-30°, ниже – 6-8°. Склоны значительно расчленены долинами притоков и овражно-балочной сетью, сильно распаханы.

Пойма развита с обеих сторон, местами прерывистая. Ее ширина увеличивается от нескольких десятков метров в верховьях до 4,2 км к устью. Поверхность ровная, покрыта, в основном, луговой растительностью, встречаются заболоченные участки. Грунты поймы суглинистые, песчано-галечные и песчаные [1].

Русло реки отличается умеренной извилистостью, местами разветвленное, шириной 5-20 м в верховьях и 25-30 м в низовьях. Глубина по перекатам и плесам изменяется в пределах 0,6-3,8 м, скорость течения при этом снижается от 1,4 м/сек до 0,1 м/сек. В пределах г. Стерлитамака руслом реки Ашкадар служит старица реки Белой (Мокрая прорва). Берега реки крутые (местами обрывистые), высотой до 2-3 м. Они сложены в суглинистых и супесчаных грунтах, отличаются неустойчивостью.

Река Инзер берет начало в пределах юго-восточного подножия хр. Кумардак, с противоположной стороны которого находится исток реки Юрюзань. Расстояние между ними на этом участке не превышает 5 км. Имея противоположные направления течения, одна из них устремляется на юго – юго-запад, другая - на северо – северо-восток, сохраняя такую ориентацию на значительном протяжении. Река Инзер впадает в реку Сим (слева) в 6,2 км от устья. Ее длина 307 км, общее падение от истока до устья 937 м, средние и средневзвешенные уклоны составляют соответственно 3,1 % и 1,9 %. Площадь водосбора 5380 км² , густота речной сети 0,59 км / км² , средняя высота водосбора 533 м.

Основными притоками этой реки являются: реки Сюрюзяк, Малый Инзер, Тюльмень, Ба-Су, Аскин.

Территория характеризуется горным рельефом, чередующиеся хребты отдалены друг от друга широкими межгорными понижениями.

По особенностям строения долины и русла выделяют три участка: 1) исток - устья реки Сюрюзяк (68 км); 2) устье реки Сюрюзяк – устье реки Малый Инзер (102 км); 3) устье реки Малый Инзер – устье самой реки Инзер (137 км).

Первый участок в верхней части окаймлен высокими хребтами: с запада хр. Кумардак, Машак, Юша. Между хребтами Машак и Юша располагается гора Ямантау, самая высокая вершина Башкортостана (1640 м). На востоке располагается цепь горных образований высотой в пределах 819-1161 м. Долина здесь в основном широкая (до 3-5 км). Пойма в верховьях отчетливо не прослеживается, ниже – двусторонняя, прерывистая. Русло умеренно извилистое, в верховьях шириной 1,5 м, ниже – около 20 м. Берега крутые и обрывистые. Нижняя часть участка отличается более пологими берегами, с пляжами, высотой 1-2 м. Характерно наличие значительного количества островов. Глубины на плесах достигают до 0,7-3,7 м, на перекатах – 0,1-2,9 м. Наибольшая скорость достигает 2 м/сек. Дно в верховьях загромождено валунами, ниже галечно-каменистое [1].

В пределах второго участка долина V-образная. Она глубоко врезана, узкая и извилистая. Ее ширина на участке не превышает 0,4-1,7 км. Склоны характеризуются различной крутизной, высокие. Распространены карстовые формы рельефа (пещеры, трещины, пустоты и др.). На склонах местами простираются террасы. Пойма реки двусторонняя, ширина не превышает 0,2-0,3 км. Имеются заболоченные участки и старицы. Русло извилистое, берега устойчивые, крутые, высотой до 1,5-2,5 м. Ширина реки до устья реки Малый Инзер не превышает 40 м. Глубины колеблются в пределах от 0,5-0,6 м (на перекатах) до 2,4-2,9 м (на плесах). Скорость течения в меженные периоды небольшая: на плесах 0,3-0,4 м/сек, на перекатах – не более 0,5 м/сек. По дну русла распространен обломочный материал.

На третьем участке долина в начале V-образная, узкая, ниже приобретает ящикообразное очертание. Ее ширина по длине участка увеличивается от 0,1 до 0,3 км. Склоны развиты на скальных породах, крутые, высокие, имеются обрывистые участки. Отдельные участки террасированы, обнаруживаются выходы подземных вод, в том числе у д. Ассы имеются минеральные источники. Пойма, в основном, двусторонняя, асимметричная, шириной в пределах 1-2 м. При последовательном чередовании перекатов и пляжей глубины изменяются в пределах 0,3-6,3 м, скорость течения соответственно – 2,8-0,1 м/сек. Дно в верхней части участка галечно-каменистое, нижней – песчано-галечное и ровное. Берега крутые и обрывистые, высотой до 2-7 м.

Река Уршак берет начало в Стерилбашевском районе из родника к юго-западу от д. Ирекле. Она впадет в реку Белую слева на 504-м км от устья. Ее длина 193 км, при этом образуется общее падение, равное 295 м, средний уклон 1,5 % и средневзвешенный уклон 0,5 %. Площадь водосбора достигает 4230 км² , густота речной сети небольшая (0,24 км / км² ), средняя высота 198 м.

Основными притоками являются: реки Мокрый Кызыл, Кызыл, Так-Елга, Аургаза, Кизяк, Узень, Штиле.

Рельеф водосбора характеризуется слабой холмистостью, сложен местами известняками, гипсами, перекрытыми песчано-глинистыми грунтами.

По морфометрии водосбора, особенностям строения долины, поймы и русла можно выделить два участка: 1) исток – устье реки Аургазы; 2) устье реки Аургазы – устье самой реки Уршак.

На первом участке в верховьях долина преимущественно V-образная, ниже – трапецеидальная и ящикообразная. Ее ширина не превышает 1,5 км, крутизна склонов колеблется в пределах 5-20°, высота – 30-65 м. Склоны рассечены оврагами и балками.

Пойма переменная, умеренно-пересеченная. Местами встречаются заболоченные участки, ее ширина изменяется от 0,2-0,3 км до 0,8 км. Русло реки извилистое, шириной от 2-4 м до 30-40 м. Глубины по перекатам и плесам изменяются от 0,1-0,5 м до 2-3 м. Скорость течения при этом изменяется в пределах 0,3-0,7 м/сек. Берега реки высотой 0,6-4,0 м, крутые, местами обрывистые [1].

В связи с чрезмерным влиянием хозяйственной деятельности человека происходит постепенно снижение базиса эрозии русла реки. При этом образуются резкие перепады высот, временные водопады, перемещающиеся вверх по руслу реки.

На втором участке долина реки трапецеидальная, асимметричная. Склоны крутые и умеренно крутые, рассечены оврагами и балками. Пойма двусторонняя, также асимметричная, средней шириной около 1,5 км, на ней распространены старицы. Русло реки извилистое, шириной от 20 до 60 м. Характерно чередование различных по ширине участков глубинами от 0,4 до 5,6 м. Скорость течения при этом изменяется в пределах от 0,3 до 1,0 м/сек. Берега крутые, высотой до 3 – 5м. Дно илисто-песчаное и илистое.

Река Кармасан протекает в районах, характеризующихся сильной освоенностью территории. Она начинается из родника в 3 км юго-западнее с. Благовар Чишминского района, впадает в р. Белую на 387-км от устья. Длина реки 128 км, общее падение русла по водной поверхности 154м. При этом образуется средний уклон, равный 1,2%, средневозвышенный уклон составляет 1,1%. Площадь водосбора этой реки 1780 км² , густота речной сети небольшая (0,3 км\ км² ). Средняя высота водосбора 161 м.

Основными притоками являются: рр. Баткак, Табульдак, Каряка, Сикиязка, Мишида. Водосбор характеризуется волнистым рельефом. В нижней её части широко распространены гипсы и известняки, в связи с чем развиты карстовые явления (провалы, воронки).

Долина реки преимущественно прямая, местами трапецеидальная или неясно выражена. Склоны пологие, пересечённые.

Пойма преимущественно двусторонняя, низкая, ровная и умеренно пересечённая, шириной от 2, 3 – 0,3 км до 0,8 км.

Русло извилистое, слабо разветвлённое, имеются острова. Перекаты часто чередуются плесами. Глубины при этом изменяются в пределах от 0,2 – 0,3 м до 3,5 м, скорость течения – 0,3 – 1 м/сек. Ширина реки от верховьев к низовьям изменяется в пределах 1 – 12 м на перекатах и 2 – 35 м на плесах. В течение последних десятилетий в связи с активной хозяйственной деятельностью человека на водосборе и вырубками лесов обнаруживается снижение базиса эрозии русла реки. При этом образуются обрывистые берега высотой до 3 – 4 м и более, формируются временные водопады. Дно русла песчано-илистое, местами песчано-галечное.

Река Урал берёт начало на восточном склоне хребта Уралтау, течёт к юго-западу, затем к юго-востоку, пересекает зону хребта Крыктытау и попадает в мелкосопочную область, устремляясь далее к югу в понижение между системой хребтов Ирендык-Крыктытау и Тоболо-Уральским водоразделом.

Гидрографическая сеть наиболее развита в верхней части бассейна р. Урал. Она течёт по территории республики на протяжении 130 км [1].

Правые притоки р. Урал – Бирся, Миндяк, берущие начало на восточном склоне Уралтау, текут в древней долине дочетвертичного возраста. Южнее р. Миндяк в той же долине текут в разных направлениях (одна к северу, другая – к югу) реки Малый Кизил, которые затем поворачивают к востоку и, прорывая хребет Крыктытау, впадают в р. Урал.

Южнее р. Большой Кизил древняя долина между хребтами Уралтау и Ирендык перехватывается рекой Сакмарой, которая берёт начало на склоне Уралтау, течёт на юг, а затем поворачивает на запад, что связано с погружением горных сооружений. Таким образом. Речная сеть в бассейне р. Урал в своих деталях обнаруживает тесную связь с геологическим строением.

Наиболее простым строением речные долины характеризуются в верховьях рек в пределах средневысотных возвышенностей. Здесь они нешироки, извилисты, плоскодонны: склоны их асимметричны вследствие неодинакового размыва рекой. Почти на всём протяжении долина сопровождается высокими эрозионными террасами.

Значительно сложнее строение долины при выходе их в районы с грядово-мелкосопочным рельефом. Здесь эрозионные террасы отсутствуют, но часто хорошо развиты три аккумулятивные террасы высотой 6 – 12, 2 – 3, 1,5 м над уровнем реки. При пересечении реками зоны хребтов Крыктытау и Ирендык снова появляются эрозионные террасы.

Более южные правые притоки р. Урал (Бол, Уртазымка и Таналык) текут в зоне общего погружения всей Ирендыкской системы, где грядово-мелкосопочный рельеф (500 – 800 м. абс.) постепенно заменяется к югу мелкосопочником. Долины имеют неоднородное строение, обусловленное переходом от горной складчатой области к равнине. Глубина их вреза постепенно уменьшается, при этом эрозионные террасы рек замещаются аккумулятивными.

Бассейн р. Оби в Республике Башкортостан представлен верховьями рр. Уй, Миасс и их притоками, протекающими в Учалинском районе (приложение 4).

Река Уй берёт начало в 12 км к северо-западу от с. Азнашево, из небольшого болота на высоте 730 м. У подножия трёх гор, входящих в систему хребта Уралтау. Она течёт по территории Башкортостана на протяжении 42 км. Основными притоками в пределах республики являются рр. Юмаза, Шардатла, Кизникей, Краснохты, Асыелга, Шартымка, Агыр и Кидыш. Кроме перечисленных река принимает ряд других притоков длиной до 10 км. Мелкие притоки являются временно действующими.

Долина горная, шириной 0,5 – 2 км. Склоны её выпуклые, местами ступенчатые, высотой 20 – 180 м, преимущественно крутые. В межгорных понижениях она местами слабо выражена.

Пойма шириной 10 – 40 м появляется ниже с. Азнашево, на заболоченных участках (450-ый км и между 441 – 438-м км от устья) прерывистая, переходящая с одного берега на другой. Повышенные прирусловые участки поймы покрыты берёзовым лесом и кустарником.

Русло реки умеренно извилистое, шириной 1 – 30 м. Ниже впадения р. Юмазы появляются песчано-гравелистые луговые острова. На участке от истока до устья р. Юмазы плесы и перекаты чередуются через 20 – 40 м, ниже 50 – 100 м. Преобладающая глубина на перекатах около 0,1 м, на плесах – 0,6 м. Скорость течения 0,5 – 0,6 м/сек., местами до 1 м/сек, на плесах 0,1 – 0,2 м/сек. Берега реки крутые, высотой 0,5 – 5м, поросшие кустарником. Дно русла каменистое или галечно-каменистое [1].

Река Миасс берёт начало из ключа на восточном склоне хр. Нурали, в 11 км к западу от с. Орловка и течёт по территории республики на протяжении 29 км.

Долина реки проходит по днищу геоморфологически выраженной Миасской депрессии и имеет чёткие очертания только у с. Ильчигулово и д. Сулейманово. Склоны пологие (1 - 5°), высотой до 200 м, умеренно расчленённые.

Пойма и русло реки на этом участке почти не выражены. Русло умеренно извилистое, много порогов и водопадов (высотой падения до 1,2 м). Глубины на перекатах меняются от 0,1 до 0,6 м, на плесах – до 0,1 м. Дно реки каменистое.

Левый приток р. Миасс Верхний Иремель (Иремель) берёт начало в ущелье северо-западнее с. Верхне-Иремельское, течёт по границе с Челябинской областью и впадает отдельными ручьями в Иремельское водохранилище в 619 км от устья. Общая площадь водосбора 261 км² , в том числе 207 км² приходится на территорию Башкортостана. Длина реки 29 км, общее падение 225 м, средний уклон 7,8%, средневзвешенный уклон 6,4%, густота речной сети 0,50 км/км² . Речная сеть развита в верхней правобережной части бассейна, т. е. на территории Башкортостана.

Водосбор реки расположен в пределах восточных склонов Южного Урала, характеризующихся наличием скалистых хребтов. Почвы серые и тёмно-серые, горно-лесные. Водосбор почти полностью покрыт лесной растительностью.

Долина реки хорошо выражена, асимметричная, извилистая, ширина её постепенно увеличивается от 0,2 до 2 км. Склоны долины в верхней части крутые, высотой 5 –20 м. Дно имеет ширину до 200 м и более, покрыто луговой растительностью. В нижнем течении склоны долины пологие, поросшие хвойным лесом. Дно долины здесь местами заболочено.

Пойма до 17-го км от устья отсутствует, ниже достаточно отчётливо проявляется, поверхность (шириной до 30 м) ровная, открытая, местами заболоченная.

Русло извилистое, шириной 1 – 6 м, с каменистым, местами заиленным или песчано-галечным дном, засорённое. Глубины реки колеблются от нескольких сантиметров до 2 – 3 м, скорость течения изменяется в пределах 0,2 – 0,9 м/сек. Берега русла крутые, высотой до 3 м [1].

1.1.2 Речной сток

Речной сток любой территории представляют собой расходную часть водного баланса, характеризуется перемещением воды в процессе Мирового влагооборота в виде стекания по речному руслу. На водосборе, кроме речного стока, наблюдаются также склоновый и подземный стоки. В свою очередь, склоновый и русловый стоки называются поверхностным стоком .

Анализ пространственной и временной изменчивости руслового (речного) стока, отражает присутствие важного гидролого-географического показателя, определяющего количество водных ресурсов в водных объектах, а также их экологическое и водохозяйственное значение. Таким образом, он представляет собой количество воды, протекающее в русле за какой-либо промежуток времени [1].

В практике гидрологических и водохозяйственных расчётов выделяются: слой, модуль, объём стока, а также расходы (срочные, среднесуточные, среднемесячные, среднегодовые, максимальные, минимальные и др.) воды.

Слой стока – это количество воды, равномерно распределённой по площади (в мм) водосбора за определённый промежуток времени.

Модуль стока отражает количество воды, стекающей с единицы площади водосбора за единицу времени, выражается в л /сек км² . Показатели слоя и модуля стока независимы от площади водосбора, потому их удобно отражать на картах в виде изолиний.

Расход воды представляет собой количество воды, протекающей через живое сечение русла (потока) за единицу времени, выражается в л /сек. (или куб. м/ сек.).

Объём стока - это количество воды, протекающей через расчётный створ за определённый промежуток времени. Между расходом (Q) и объёмом (W) воды, протекающей за какой-либо период времени (t),существует связь, которая выражается в виде:

W = Q · t.

Следует отметить, что показатели расходов и объёмов воды по любому расчётному створу (или территории) отражают величины водных ресурсов, потенциально возможных для использования в хозяйственных целях. В ряде случаев в практике водохозяйственных расчётов к водным ресурсам территории относят запасы поверхностных и подземных вод, понимая при этом величину годового стока. Однако любой водный объект в природе, в том числе и реки, представляют собой не только то или иное количество имеющейся воды. Они образуют неотъемлемую часть ландшафта, а количественные и качественные характеристики природных вод жизненно необходимы живым организмам, в том числе гидробионтам, представленным различными видами, группами и классами, обитающими в водных объектах. Таким образом, при таком подходе под природными водными объектами следует понимать аквальные комплексы, сформировавшиеся на суше в определённых физико-географических условиях в результате аккумуляции воды и характеризующиеся специфическими особенностями. Они представляют собой открытую систему, состоящую из абиотических компонентов и биоты. Абиотические факторы (солёность, прозрачность, температура, количество воды, наличие растворённого кислорода газов и др.), а также их изменчивость во времени являются предпосылкой для развития в них соответствующих экосистем, состоящих в целом из сообщества живых организмов и среды их обитания, объединённых в единое функциональное целое. Целостность в них формируется на основе взаимозависимости и причинно-следственных связей, существующих между отдельными экологическими компонентами.

Исходя из этих точек зрения, в реках следует выделять (в составе речного стока) экологические (максимальные и минимальные) расходы воды, а также естественные эксплуатационные ресурсы. При этом следует понимать, если экологические расходы необходимы для сохранения экосистем, то естественные эксплуатационные расходы воды, как разница между общими показателями стока и экологическими расходами воды, могут быть использованы в хозяйственных целях без существенного ущерба водным экосистемам.

Наблюдения по рекам РБ заметно дифференцируются. Так, если большие и средние реки обеспечены надежной гидрометрической сетью и продолжительностью наблюдений, то на малых реках функционируют лишь единичные посты.

В пределах Башкортостана первые гидрометрические наблюдения организованы на реке Белой: у г. Уфы в 1877 г., у г. Бирска и с. Андреевки – 1880 г. На реках Ашкадар (г. Стерлитамак), Уфа (с. Караидель, пгт. Красный Ключ) и Сим (г. Аша) водомерные посты действуют соответственно с 1911, 1912, 1914 гг. Из значительного количества станций и постов, действовавших в различное время, наиболее продолжительные ряды наблюдений имеются по рекам Урал, Сакмара, Бол. Ик, которые в совокупности с сетью наблюдений и на остальных притоках позволяют раскрыть особенности гидрологического режима рек с достаточной надежностью [1].

1.2 Анализ проведения водохозяйственных мероприятий в бассейнах рек Республики Башкортостан

1.2.1 Водохранилища: общие положения, типы и параметры

Водохранилищем называется искусственный водоем, образованный водонапорным сооружением в целях хранения воды и регулирования стока специальными сооружениями. Общий объем водохранилищ мира составляет примерно 6000 км³ . Общее их число достигает 30 тыс. Ежегодно появляется до 500 новых водохранилищ.

Наиболее важные особенности водохранилищ: их следует рассматривать как сложные природно-технические комплексы; они воздействуют на окружающую среду с возможными как благоприятными, так и неблагоприятными последствиями; им присущи все наблюдаемые внутриводоемные процессы – гидрологические, гидрофизико-химические и гидробиологические; при них формируются водохозяйственные комплексы (ВХК) – отрасли народного хозяйства, предъявляющие различные, часто противоречивые требования к использованию водохранилищ [3].

Более 30 тыс. водохранилищ земного шара, эксплуатируемых в настоящее время, существенно различаются между собой по параметрам, режимным характеристикам, направлению хозяйственного использования и воздействию на окружающую среду. В основу типизации водохранилищ может быть положен, прежде всего, признак генезиса, указывающий на способ их образования:

· водохранилища в долинах рек, перегороженных плотинами;

· наливные водохранилища;

· зарегулированные озера;

· водохранилища в местах выхода грунтовых вод и в карстовых районах;

· водохранилища прибрежных участков моря и эстуариев [3, 4].

В зависимости от рельефа местности различают водохранилища равнинных, предгорных, плоскогорных и горных областей. В зависимости от геометрических параметров водохранилища подразделяются по объему и площади зеркала (табл. 6) и по глубине: исключительно глубокие (более 200 м); очень глубокие (100-200 м); глубокие (50-99 м); средней глубины (20-49 м); неглубокие (10-19 м); мелководные (менее 10 м). Наиболее глубокие: Нурекское (глубиной около 300 м) и Рогунское ( глубиной более 300 м) [3].

Таблица 1 - Классификация водохранилищ по размерам

Водохранилища могут быть в виде крытых резервуаров, открытых бассейнов типа прудов-копаней, лиманов, и водоемов, образованных плотинами. Крытые резервуары, открытые бассейны и лиманы обычно отличаются незначительным объемом. Плотинные водохранилища отличаются значительным объемом и возможностью сезонного и многолетнего регулирования стоков.

Водохранилище плотинного типа имеет следующие элементы: плотина, водозаборные сооружения для изъятия необходимого количества воды, водосбросные устройства для сбросов излишков воды, устройства для промыва насосов при значительном количестве последних [5]. Период аккумуляции стока называется наполнением водохранилища, а процесс отдачи накопленной воды – сработкой водохранилища. Высший проектный уровень водохранилища (верхнего бьефа плотины), который подпорные сооружения могут поддерживать в нормальных эксплуатационных условиях в течение длительного времени, называется нормальным подпорным уровнем (НПУ). На нормальный подпорный уровень рассчитываются как сооружения инженерной защиты, так и все промышленные, транспортные и другие сооружения, располагающиеся на берегах водохранилища. Минимальный уровень водохранилища, до которого возможна его сработка, называется уровнем мертвого объема (УМО). Объем воды, заключенный между НПУ и УМО, называется полезным, а находящийся ниже УМО, называется мертвым. При паводке редкой повторяемости (раз в сто, тысячу или десять тысяч лет), уровни воды на всем водохранилище и у плотины повышаются, увеличивая его объем иногда на значительную величину. Одновременно увеличивается пропускная способность гидроузла. Подъем уровня выше НПУ в период прохождения высоких половодий редкой повторяемости называется форсированием уровня водохранилища, а сам уровень – форсированным подпорным (ФПУ), или катастрофического паводка [4].

Для выполнения водохозяйственных расчетов требуется наличие топографической (кривая зависимости площадей зеркала водохранилища от его наполнения), объемной и экономической (изменение стоимости водохранилища с изменением глубины) характеристик водохранилища, составляемых после окончательного определения местоположения плотины [6].

Водохранилища Республики Башкортостан

В настоящее время реки республики характеризуются достаточной зарегулированностью. Преимущественным назначением существующих водохранилищ и прудов является обеспечение потребностей водоснабжения, а также орошаемого земледелия, гидроэнергетики и рыбного хозяйства.

Самыми крупными в республике являются Павловское (объем 1,41 км³ ) и Нугушское (объем 0,4 км³ ) водохранилища комплексного назначения, построенные соответственно на реках Уфа и Нугуш в 1961 г., 1966 г. Существенная зарегулированность стока р. Белой в нижней части обусловлена влиянием Бельского отрога Нижнекамского водохранилища. Водохранилища в основном сезонного регулирования. Степень зарегулированности стока существенно дифференцируется по бассейнам рек, что зависит как от потребностей хозяйственных объектов, так и удобства территорий.

По состоянию на 1 января 2004 г. На территории Республики Башкортостан построены и эксплуатируются гидротехнические сооружения 436 водохранилищ прудов, из них 119 водохранилищ имеют объем более 1,0млн. м³ (таблица 2) .

Таблица 2- Перечень водохранилищ и прудов по состоянию на 01.01.2004 г.

Кроме того, существует значительное количество мелких прудов, построенных хозяйственным способом, но в связи с отсутствием проектов на них, а также почти ежегодным размывом и неравномерным восстановлением их плотин, такие сооружения не регистрируются.

Суммарный объем водохранилищ и прудов достигает 2,43 км³ , общая площадь их водного зеркала – 312,6 км² . Из числа средних по размерам гидроузлов следует привести Буйский (134 млн. м³ ), Слакский (135 млн. м³ ), Хворостянский на р. Таналык (14,2 млн. м³ ), Маканский на р. Макан (9,3 млн. м³ ) и др. Назначение ГТС, в основном, комплексное, в отдельных районах противоэрозионное [1].

1.2.2 Влияние гидротехнических сооружений на режим водотока

Влияние на гидравлический режим водотока

Создание крупных гидроузлов на реках вносит большие изменения в их естественный гидрологический режим. В результате регулирующего действия водохранили

ща сток реки в нижнем бьефе становится более равномерным в течение года. Регулирующее влияние водохранилищ сказывается на значительных по протяжению участках реки ниже плотин и распространяется до ее устья. Условно можно считать, что протяженность нижних бьефов определяется по границе восстановления естественного гидрологического режима (главным образом, под влиянием крупных притоков).

Регулирующее влияние водохранилища приводит к существенному перераспределению стока по сравнению с бытовым состоянием: уменьшаются расходы паводка и увеличиваются расходы межени. Это перераспределение тем существенней, чем больше регулирующая (полезная) емкость водохранилища. Суточное и недельное регулирование мощности ГЭС вносит в гидравлический режим рек своеобразие, характерное только для нижних бьефов, — прохождение волн попусков, влияние которых может охватывать участки значительной протяженности. Неустановившийся режим течения, возникающий при прохождении волн попусков, сказывается как на гидравлических условиях, так и на русловых переформированиях в нижних бьефах.

Естественный водный режим реки в нижнем бьефе может быть нарушен также при комплексном использовании водохранилища и отъеме из него более или менее значительных объемов воды для целей ирригации или переброски стока в бассейны других рек. В случае переброски стока из бассейнов других рек в рассматриваемой реке происходит общее увеличение жидкого стока.

Влияние неустановившегося движения, возникающего в нижних бьефах энергетических гидроузлов в результате суточного и недельного регулирования стока, распространяется на равнинных реках на расстояние до нескольких сотен километров от плотины. Причем длина, на которую распространяется влияние режима работы ГЭС, зависит от "полноты" осуществляемого ею регулирования мощности.

Под полным недельным регулированием понимается режим, при котором ГЭС может полностью останавливаться в нерабочие дни; под полным суточным регулированием понимается режим, при котором в течение суток в часы ночного и дневного провалов графика потребительской нагрузки ГЭС может полностью останавливаться, а в часы утреннего и вечернего максимума работать с полной располагаемой мощностью.

Протяженность зоны влияния недельного регулирования может в 3-5 раз превосходить длину зоны влияния суточного регулирования. Колебания уровней и распространение волн суточного регулирования прослеживается на расстоянии нескольких десятков километров. Скорость распространения волн попуска суточного регулирования в нижнем бьефе может достигать 3-4 м/с, скорость перемещения гребня волны в 2 - 4 раза превышать скорость течения. Амплитуды колебания уровней могут достигать нескольких метров, однако обычно они регламентируются с учетом требований водного транспорта и других водопользователей.

Прогнозирование параметров неустановившегося режима в нижнем бьефе (диапазона колебания уровней, скорости течения, протяженности зоны влияния и т.п.) должно выполняться методами матемагического моделирования на основе численного интегрирования одномерных или двумерных уравнений Сен-Венана [7] с учетом морфологических особенностей русла, наличия притоков и их водности, подпора со стороны водохранилища нижерасположенного гидроузла или водоема.

Степень недельного и суточного регулирования мощности ГЭС определяется их местом в энергосистеме и в каскаде, а также требованиями неэнергетических водопользователей к уровням воды в нижних бьефах гидроузлов. На ГЭС, нижние бьефы которых находятся в неподпертом состоянии, в маловодных условиях возможно полное прекращение суточного и недельного регулирования мощности, т.е. переход ГЭС из пиковой зоны графика нагрузки в базовую. При наличии подпора в нижнем бьефе, существенно снижающего размах колебаний уровня воды, ГЭС могут осуществлять более глубокое недельное и суточное регулирование мощности. Оно либо не ограничивается совсем, либо ограничивается незначительно требованиями обеспечения обязательного базового попуска. Во многих случаях при осуществлении суточного регулирования необходимо учитывать, что резкие подъемы уровня нижнего бьефа при одновременном включении нескольких агрегатов ГЭС и значительный размах суточных колебаний неблагоприятны и опасны не только для инфраструктуры нижнего бьефа, но и для населения (в частности, в рекреационный период).

Зимой при осуществлении суточного и недельного регулирования мощности снимается ограничение по обеспечению нормируемой глубины по условиям судоходства, благоприятных условий для рыбного хозяйства и т.п., но во многих случаях должны учитываться условия неподтопляемости территорий, находящихся в нижних бьефах гидроузлов, а также санитарно-гигиенические условия водопользования при наличии в нижнем бьефе сбросов сточных вод.

Существенное значение при оценке приемлемости гидравлического режима, обусловленного суточным регулированием мощности ГЭС, имеет направление и скорость течения воды в местах выпусков сточных вод. При этом абсолютно недопустимы ситуации, когда сточные воды, перемещаясь вверх по течению, могут попадать в водозаборы питьевой воды.

Влияние на русловой режим водотока

Задержка водохранилищем твердого стока и перераспределение во времени стока воды приводит к изменению руслового процесса в верхнем и нижнем бьефах гидроузла. Преобладающие в естественных условиях обратимые деформации русла, обусловленные транзитным транспортом наносов, поступающих с площади водосбора, после возведения гидроузла сменяются необратимыми деформациями. Создание водохранилища приводит к тому, что большая часть наносов (а в крупных водохранилищах на равнинных реках практически все наносы) осаждается в нем, и в нижний бьеф вода поступает осветленной. В результате происходит постепенное занесение чаши водохранилища донными наносами и его заиление взвешенными наносами. В этих условиях в нижнем бьефе поток, транспортирующая способность которого оказывается недостаточной, начинает насыщаться за счет размыва примыкающего к гидроузлу участка нижнего бьефа. Этот участок превращается в зону питания наносами расположенной ниже части реки. В русле начинают развиваться необратимые деформации, в которых преобладает общий размыв.

Как правило, это происходит уже в строительный период при стеснении русла перемычками. В дальнейшем, при временной, а затем и при постоянной эксплуатации гидроузла, зона переформирования русла распространяется вниз по течению. На этот процесс накладывается влияние изменения водного режима. Происходит трансформация русла нижнего бьефа - изменение геометрических и гидравлических характеристик русла реки, проходящее на значительном ее протяжении и обусловленное нарушением ранее существовавших режимов твердого и жидкого стока [8]. Трансформация русла влечет за собой изменение связей расходов и уровней воды, характеризовавших отдельные сечения водотока.

Преобладание общего размыва в процессе трансформации русел нижних бьефов является определяющим для равнинных рек, несущих сравнительно небольшое количество наносов. В условиях гидротехнического строительства в горных районах на реках с большим объемом твердого стока при малых объемах водохранилища происходит сравнительно быстрое его заиление и наносы вновь начинают поступать в нижний бьеф. Процесс общего размыва в этом случае прекращается, в ранее размытом русле начинают откладываться сбрасываемые через гидроузел наносы и происходит так называемый завал нижнего бьефа. Срок заиления равнинных водохранилищ, преобладающих на территории России, исчисляется сотнями лет, что и определяет основную роль общего размыва в процессе трансформации русел нижних бьефов гидроузлов, возведенных на равнинных реках.

Наряду с трансформацией русла нижнего бьефа, строительство гидроузлов вызывает его местные деформации, обусловленные повышенной турбулизацией, местным сосредоточением и изменением направления потока под воздействием гидротехнических сооружений и регуляционных работ.

В строительный и пуско-наладочный периоды работы гидроузла в русле реки, стесненном перемычками, а затем сооружениями, происходят интенсивные местные деформации, причиной которых являются чаще всего неблагоприятные гидравлические условия пропуска строительных расходов через не полностью построенные водопропускные сооружения, а также незавершенность работ по креплению нижнего бьефа. Объем размыва в русле реки (включая размыв перемычек) может значительно превосходить объем твердого стока, соответствующий транспортирующим возможностям потока в естественном русле. Ниже сооружений поток откладывает большую часть наносов в виде переката, отметки гребня которого постепенно нарастают. По мере затухания процесса местного размыва за сооружениями рост переката замедляется, а его гребень смещается вниз по течению. В ряде случаев этот перекат создает временный подпор на сооружения гидроузла со стороны нижнего бьефа. Со временем подпор уменьшается, что обычно связано с постепенным смывом переката, передвижением вниз по течению зоны отложений и с общим понижением уровней нижнего бьефа.

После завершения или временной стабилизации процесса местного размыва за водопропускными сооружениями начинается постепенный размыв русла нижнего бьефа и перемещение зоны наибольших отложений наносов вниз по течению. На ближайшем к сооружениям участке нижнего бьефа преобладающим видом деформации русла становится размыв. Зона размыва, продвигаясь вслед за зоной отложений, постепенно охватывает все большую длину бьефа, оставляя выше по течению участок более устойчивого, стабилизировавшегося русла, при взаимодействии которого с потоком уже не происходит значительных деформаций дна реки и существенного насыщения потока наносами. Повышение устойчивости русла в этой зоне обусловлено увеличением глубин за счет размыва, снижением скоростей потока и, как следствие, уменьшением подвижности донного материала по сравнению с бытовыми условиями в неразмытом русле.

Характер распространения зоны размыва зависит от уклона реки, геологического строения ее ложа и т. д. [9]. При малых уклонах реки, не очень больших скоростях течения, больших скоплениях аллювия (в том числе в виде островов, побочней и тому подобных русловых образований) общий размыв в длину развивается сравнительно медленно. Поэтому даже при больших глубинах размыва русла понижение уровней воды из-за малой протяженности зоны размывов и малого уклона реки получается очень небольшим.

При ограничении размывов выходами коренных пород или образованием естественной отмостки, чему особенно благоприятствует сложное геологическое строение русла, размыв может быстро развиваться в длину, особенно при больших уклонах водотока. Снижение уровней воды в этих случаях может быть весьма значительным при сравнительно быстрой стабилизации процесса [9, 10].

При возведении гидроузлов на участках рек, где в бытовых условиях происходило постепенное повышение русла за счет осаждения большого количества транспортируемых наносов при выходе реки с горного или предгорного участка на равнину, при зарегулировании реки происходит изменение общей направленности руслового процесса и начинается "врезка" русла за счет размыва его осветленным потоком.

Вследствие того, что в пределах зоны общего размыва нижнего бьефа расход наносов остается меньше транспортирующей способности потока, происходит размыв зоны отложений. В результате этого поток оказывается полностью насыщен наносами и вновь откладывает их ниже по течению. Таким образом, происходит перемещение вниз по течению зоны отложений.

Это общее для абсолютного большинства исследованных гидроузлов явление наиболее отчетливо проявляется в смещении лимитирующих судоходство перекатов.

В верхнем бьефе, в зоне выклинивания подпора происходит отложение наносов, постепенно смещающееся вверх по течению (регрессивная аккумуляция наносов), иногда с образованием дельты. При этом может происходить повышение уровней воды и распространение подпора вверх.

При резком колебании уровней нижнего бьефа, обусловленном суточным регулированием мощности ГЭС, процесс продвижения вниз по течению зоны интенсивного переформирования и зоны стабилизации русла может несколько замедляться за счет увеличения притока наносов в русло при обрушении и оползании берегов (боковая эрозия) после прохождения попусковых волн. Приток наносов в русло, происходящий за счет боковой эрозии, увеличивает заносимость перекатов и уменьшает их устойчивость. Однако, поскольку зона интенсивной боковой эрозии русла, как и весь процесс его переформирования, смещается вниз по течению, общая направленность этого процесса, выражающаяся в постепенной стабилизации примыкающего к гидроузлу участка нижнего бьефа, сохраняется.

Причиной обрушения берегов в нижнем бьефе является, как правило, интенсивная суффозия грунта береговых откосов фильтрационным потоком, направленным в русло в периоды резкого спада уровней воды в реке при практически мгновенном отключении агрегатов ГЭС.

Увеличение боковой эрозии непосредственно ниже сооружений может происходить в результате изменения направления потока и перераспределения расходов воды на отдельных участках русла реки в нижнем бьефе.

Эрозия берегов бывает также связана с волнами от проходящих судов или другого происхождения, например с волнами, обусловленными работой водосливов.

В процессе переформирования русла нижнего бьефа, перестраивающегося в соответствии с новым гидрологическим режимом потока, во многих случаях отмечается уменьшение извилистости русла и выравнивание разницы между объемами русла на плесовых и перекатных участках. Наряду с размывом перекатов и занесением плесовых участков при взаимодействии зарегулированного потока и русла, этому выравниванию способствуют землечерпательные работы на перекатах, при проведении которых плесовые участки используются для отвалов грунта. В результате речное русло приобретает форму, приближающуюся к форме канала.

В реках с побочневым типом руслового процесса зарегулирование стока может привести, наоборот, к увеличению извилистости русла в связи с тем, что срезка паводков и уменьшение затопления отмелей обусловливает закрепление и зарастание песков и, как следствие, преобразование побочней в пойму.

Процесс трансформации русла нижнего бьефа, имеющий общую тенденцию к затуханию русловых переформирований и к стабилизации русла на участке большой протяженности, заметно интенсифицируется при прохождении высоких паводков. При этом в руслах со сравнительно однородным по крупности грунтом происходят дополнительные размывы и увеличение транспорта наносов, а в руслах, сложенных разнозернистыми грунтами, нарушается слой естественной отмостки, и они становятся не защищенным от размыва меньшими расходами.

Пропуск паводков редкой повторяемости через сооружения гидроузла в период завершения его строительства или в начальный период эксплуатации может вызвать очень быстрое продвижение зоны интенсивной трансформации русла вниз по течению. В этом случае подпор, создаваемый перекатом, образованным в результате отложения продуктов размыва, не распространяется до створа гидроузла.

В зимний период эксплуатации гидроузлов волны суточного регулирования могут явиться причиной подвижек льда и заторных явлений, когда ледяные поля, приведенные в движение волнами попусков, нагромождаясь друг на друга, могут перекрыть отдельные рукава многорукавных русел. Последующие за этим прорывы потока в другие протоки могут привести к существенному их размыву и, как следствие, к увеличению живого сечения и пропускной способности по сравнению с бытовым состоянием. При этом возможно перераспределение потока между рукавами и уход основной части расхода реки во второстепенные рукава. Такие явления особенно важно учитывать в тех случаях, когда они могут нарушить работу водозаборных сооружений и судоходство.

При возведении гидроузлов в створах, характеризующихся наличием проток или рукавов, в период производства работ по возведению бетонных сооружений одна из проток часто бывает перекрыта и весь сток сосредотачивается во второй протоке. Такое перераспределение стока в течение периода, длительность которого может исчисляться несколькими годами, приводит к размыву отложений в работающей протоке с выносом их в основное русло; в перекрытой протоке за это время может произойти интенсивное развитие подводной растительности и кустарника, обусловливающее увеличение шероховатости русла.

Задержка водохранилищем пика паводка и его снижение могут приводить к увеличению отложений на перекатах зарегулированных рек в местах слияния их с незарегулированными притоками. Происходящее при этом увеличение уклонов свободной поверхности в устьевой части притока приводит к увеличению скоростей притока, размыву его русла и выносу большого количества наносов, которые, осаждаясь в русле основной реки, способствуют росту отметок перекатов, расположенных в месте слияния.

Следствием трансформации русла ниже гидроузла является изменение уровенного режима реки в его нижнем бьефе. Это изменение в створе гидроузла и других створах нижнего бьефа характеризуется смещением кривых связи расходов и уровней относительно положения этой кривой к моменту пуска гидроузла. При этом в ряде случаев, переформирования русла нижнего бьефа в строительный период могут вызвать уже к моменту пуска гидроузла смещение кривой расходов по отношению к ее среднемноголетнему (как правило, устойчивому) положению в бытовых условиях.

Прогноз трансформации русла в нижнем бьефе производится в соответствии с Рекомендациями П 95-81/ВНИИГ и методом, изложенным в работе [11], прогноз переработки берегов водохранилищ — в соответствии с Рекомендациями П 30-75/ВНИИГ, а прогноз заиления — по Указаниям [12].

Влияние на ледотермический режим водотока

Эксплуатация гидроузла оказывает существенное влияние на преобразование ледотермического режима водотока как в верхнем, так и в нижнем бьефах [26].

В верхнем бьефе гидроузла, как правило, происходит увеличение глубины и ширины потока, что ведет к снижению скоростей течения и интенсивности турбулентного перемешивания на этом участке реки.

Температурный режим верхнего бьефа зависит от времени полного водообмена, объема и глубины в его приплотинной части, морфометрических параметров рельефа, температуры и расхода воды и льда, поступающих в верхнюю часть водохранилища. Существенное влияние на температурный режим верхнего бьефа оказывает компоновка гидроузла, конструкция водозаборных и водосбросных сооружений. Работа гидроузла изолированно или в каскаде также влияет на температуру воды и ледотермический режим водотока.

К числу факторов, под воздействием которых формируется ледотермический режим нижних бьефов ГЭС, относятся:

· температура воды, поступающей из верхнего бьефа в нижний;

· режим расходов, проходящих через ГЭС;

· скорости течения и уровни воды в нижнем бьефе;

· морфометрические характеристики русла в нижнем бьефе;

· работа гидроузла изолированно или в каскаде;

· климат региона: температура и влажность воздуха, облачность, скорость и направление ветра, количество выпавших осадков;

· химический состав воды в потоке (минерализация);

· температурные и криогенные характеристики грунтов ложа;

· наличие притоков и сбросов коммунальных и промышленных предприятий.

Степень влияния каждого из факторов на ледотермический режим нижнего бьефа различна, некоторые из них взаимосвязаны между собой. Например, режим скоростей и уровней связан с режимом расходов и морфометрическими параметрами русла; климат региона зависит от температурного режима как верхнего, так и нижнего бьефов, возможно даже изменение климата вследствие создания гидроузла.

Грунты ложа определяют не только шероховатость русла (и следовательно, гидравлический режим потока), но и оказывают влияние на теплоприток от дна и температуру воды, а также на процесс образования донного льда.

Существенное влияние на процессы льдообразования в нижнем бьефе оказывает химический состав воды. Так в нижних бьефах гидроузлов, расположенных на устьевых участках рек, впадающих в море, вследствие смешения пресных речных и соленых морских вод часто наблюдается интенсивное шугообразование, вызывающее формирование зажоров, подъем уровней и подтопление примыкающих территорий.

На температуру воды в нижних бьефах ГЭС большое влияние оказывает проточность водохранилища. Чем больше проточность, тем интенсивнее турбулентный теплообмен в водохранилище, тем, при прочих равных условиях, теплее вода, сбрасываемая в летний период, и холоднее в зимний.

Влияние на гидрохимический режим водотока

Создание водохранилищ приводит к значительным изменениям условий формирования качества воды. Гидрохимический режим бьефов ГЭС является следствием естественных процессов образования и таяния льда, испарения и выпадения осадков, антропогенной нагрузки на водоем, а также следствием процессов самоочищения, складывающихся под влиянием притока в водохранилище, боковой приточности, режимов сброса расходов воды через ГЭС. При этом существенными факторами, под воздействием которых происходит формирование гидрохимического режима, являются:

· природные фоновые характеристики качества воды;

· морфометрические характеристики водохранилища, в том числе глубина сработки уровня воды и мертвый объем;

· водообмен, степень проточности;

· сброс хозяйственно-бытовых и производственных сточных вод в водные объекты и на рельеф местности;

· процессы образования и таяния льда;

· процессы биологического самоочищения водоема;

· температура воды;

· смещение фаз гидрохимического режима и амплитуды максимумов концентрации примесей;

· режим поступления загрязняющих веществ, в том числе химических веществ, с высокой сорбционной способностью, аккумулированных в ледяном покрове, включая нефтепродукты (особенно при их аварийном поступлении на ледяной покров);

· химический состав пород и подземных вод ложа и бортов водохранилища.

Водообмен или степень проточности сказывается на времени запаздывания прохождения менее минерализованной паводочной воды по отношению ко времени наступления фаз гидрохимического и термического режимов. Под действием этого фактора движение с малыми скоростями в пределах водохранилищ ведет к накоплению излишних примесей в единице объема. Чем больше время водообмена в водохранилище, тем больше примесей оно накапливает, тем больше загрязнений сбрасывается с водой в нижний бьеф. Процессы образования и таяния льда являются тем механизмом, который разбавляет воду в период половодья за счет таяния льда до минимальных концентраций в конце паводка и увеличивает ее концентрацию в период ледостава за счет вытеснения примесей в подледный поток в процессе роста льда. Лед является одним из источников поступления чистой воды в водоемы и водотоки, причем объем весеннего снего- и льдотаяния определяет уровень минерализации водоема к весне будущего года. Чем больше сбрасывается в водоем талой воды, тем более глубокая очистка водоема производится [33].

1.2.3 Зарегулированность водного стока рек РБ прудами и водохранилищами

Сток рек Башкортостана характеризуется значительной изменчивостью внутри города. В соответствии с этим предъявляются требования к улучшению условий водопользования, что обуславливает необходимость зарегулирования речного стока. Строительство прудов и водохранилищ на Урале началось в XVIII – XIX вв., что было связанно с развитпем горнозаводского производства и необходимостью водоснабжения многочисленных металлургических заводов. Это в последующем сопровождалось строительством значительного количества прудов, а после 1917 г. – гидроэлектростанций на малых и средних реках.

В настоящее время реки республики характеризуются достаточной зарегулированностью. Преимущественным назначением существующих водохранилищ и прудов в Предуралье и Зауралье является обеспечение потребностей водоснабжения, а также орошаемого земледелия, гидроэнергетки и рыбного хозяйства.

В целях более подробного изучения особенностей зарегулирования речного стока и их эксплуатации водных объектов в хозяйственных целях в 1976 – 1982 гг. под руководством А.М. Гареева было выявлено, что плотины до 30 % от общего количества прудов во время весеннего половодья ежегодно размываются, а последующее их восстановление производится в меженный период. Резкое сокращение и во многих случаях прекращение стока ниже восстановленных плотин наносит фауне водных объектов непоправимый ущерб. Это обуславливает необходимость усовершенствования водосливных сооружений широкого применения гибких плотин, отличающихся от построенных хозяйственным способом высокой экономической и экологической эффективностью, а также проведение водоохранных мероприятий на водосборе.

Реки Белая, Буй, Ик и их притоки, а также р. Урал в верховьях зарегулированы, в основном, в целях улучшения условий водоснабжения промышленных предприятий и узлов (города Белорецк, Учалы, Сибай п. Карманово). Самыми крупными в республике являются Павловское и Нугушское водохранилища комплексного назначения, построенные соответственно в 1961, 1966. Существенная зарегулированность стока р. Белой в нижней части обусловлена влиянием Бельского отрога Нижнекамского водохранилища [1].

Водохранилища в основном сезонного регулирования. Степень зарегулированности стока существенно дифференцируется по бассейнам рек, что зависит как от потребностей хозяйственных объектов, так и удобства территорий. Если в бассейне р. Белой наиболее крупные водохранилища размещены на притоках (Павловское – на р. Уфа, объем 1,41 км³ ; Нугушское на р. Нугуш, объем 0,4 км³ ), то на р. Урал – главным образом на самой реке.

По состоянию на 1 января 1999 г. По данным Бельского БВУ в пределах республики насчитывается около 450 водохранилищ и прудов. Кроме указанных водоемов эксплуатируется значительное количество мелких прудов, построенных хозяйственным способом. В соответствии с отсутствием проектов на них, а также почти ежегодным размывом и неравномерным восстановлением их плотин представлять подробные сведения о них затруднительно.

Суммарный объем водохранилищ и прудов достигает 2,43 км³ , общая площадь их водного зеркала – 312,6 км² . Общие потери речного стока за счет дополнительных потерь на испарение с поверхности их акваторий превышают 0,20 км³ /год.

Как по территориям административных районов, так и бассейнам рек искусственные водоемы распределены весьма неравномерно. Это в основном зависит от общих потребностей в водопользовании и удобства их возведения с учетом рельефа местности. В то же время, наибольшее количество водоемов насчитывается в тех районах, территории которых отличаются высокой освоенностью, в т. ч. Развитием оросительной мелиорации и др.: в Аургазинском (21), Бакалинском (18), Буздякском (26), Дюртюлинском (40), Илишевском (17), Ишимбайском (17), Миякинском (14), Туймазинском (14), Федоровском (14), Чишминском (16) районах. В отдельных районах имеется небольшое количество водоемов. Так, в Абзелиловском и Архангельском районах насчитывается по 4 объекта, Балтачевском – 2, Белокатайском – 4, Белорецком – 5, Гафурийском – 2, Дуванском – 2, Зианчуринском – 1, Зилаирском – 5, Калтасинском – 1, Кигинском и Краснокамском – по 2, Мечетлинском, Мишкинском и Нуримкновском – по 1, Татышлинском – 3, Янаульском – 4.Это, в одних случаях можно объяснить относительно благоприятными условиями увлажнения территорий, в других – небольшими значениями густоты речной сети в условиях засушливости климата или развития карста.

Наибольшей степенью искусственной зарегулированности характеризуются реки, бассейны которых расположены в пределах Предуралья (рр. Ашкадар, Уршак, Дема, Чермасан, База, Сюнь, Усень), где удельная площадь прудов превышает 0,02 га/км² . Реки Быстрый Танып, Буй в Предуралье; Ай, Юрюзань Северо-Восточной лесостепи; Урал (в верховьях), а также её притоки Янгелька, Большой Кизил, Худолаз, Таналык, Сакмара характеризуются несколько меньшей зарегулированностью.

В пределах Уфимского плато и горного Башкортостана количество прудов незначительно. В то же время здесь находятся наиболее крупные гидроузлы – Павловское и Нугушское водохранилища [1].

Из числа средних по размерам гидроузлов следует привести Буйский (134 млн. м³ ), Слакский (135 млн. м³ ), Хворостянский (14,2 млн. м³ ), Маканский (9,3 млн. м³ ) и др., последние два из которых построены соответственно на рр. Таналык и Макан в 1996г. И 1998 г.

Назначение гидротехнических сооружений, в основном, комплексное. В то же время в районах, отличающихся интенсивным проявлением эрозионных процессов, имеются и пруды с преимущественно противоэрозионным назначением.

Оценивая влияние прудов на сток малых и средних рек, следует заметить, что оно зависит как от географической зональности, так и защищенности водоемов хребтами, горными образованиями, древесной растительностью и др. Это подтверждается расчетами по различным регионам страны. Так, в работе И.М. Кургановой (1972) показано, что в Белоруссии, основная часть территории которой находится в условиях достаточного увлажнения, уменьшение речного стока под влиянием прудов происходит несущественно. В то же время в регионах расположенных южнее Белоруссии (Украина, Центрально-Черноземный район РФ и др.) в средние по водности годы в результате потерь на испарение происходит снижение стока рек на 3-8%, возрастая в отдельных бассейнах до 15-23%, в маловодные годы – до 16-32%. Наибольшим испарением, соответственно снижением стока, характеризуются территории южных районов.

Изучение влияния водохранилищ на сток крупных рек проводилось в течение продолжительного времени, на основании которого можно установить снижение стока в различных бассейнах рек. Так, например, расчеты, проведенные И.А. Шикломановым (1979), показывают, что в результате этого среднегодовой сток р. Волги снизился на 15%, Урала – на 2,5%, Дона – на 7%.

Анализ снижения годового стока рек Башкортостана под влиянием прудов и водохранилищ, осуществленный А.М. Гареевым (1995) с учетом площадей водосборов относительно замыкающих створов показал, что оно за счет дополнительных потерь на испарение с их поверхности на больших, средних и малых реках происходит дифференцированно. Большие реки, включая р. Белую и её притоки – реки Уфа и Дема, характеризуются ограниченным количеством существующих крупных водохранилищ. К тому же они расположены главным образом в горной и расчлененной пригорной частях, что обусловливает большие показатели средних глубин и защищенность акватории. Это снижает дополнительные потери на испарение. Таким образом, снижение стока этих рек происходит незначительно (1-3%), что находится в пределах погрешности самих гидрологических расчетов. Как было показано выше, несущественно снижение годового стока под влиянием водохранилищ в пределах Башкортостана и на р. Урал (2,5%), что следует принять в качестве характерного значения изменения стока для рек лесостепной зоны в целом.

Влияние на сток рек прудов и водохранилищ, расположенных на средних и малых водотоках, в зависимости от их количества, суммарной площади и морфометрических характеристик заметно дифференцируется по площадям водосборов. Об этом свидетельствуют материалы расчетов, выполненных А.М. Гареевым по 39 бассейнам рек, выбранных в пределах изучаемого региона (1989,1995).

Площади их водосборов (F) изменяются от 68,0 км² (р. Карамалы – устье) до 3570 км² (р. Чермасан – д. Новоюрманово). Они характеризуются весьма различной зарегулированностью. Наибольшее количество прудов относительно расчетных створов насчитывалось на реках Ашкадар (16), Уршак (17), Чермасан (42), Сюнь (11), Усеннь (31) с площадями водосборов более 2000 км² . На реках меньшего порядка (F< 500 км² ) их насчитывалось гораздо меньше (от 1 до 9), за исключение ре Большой, Малый Нугуш, при площадях водосборов, равных 594 и 199 км² на них функционировали 17 и 11 гидротехнических сооружений соответственно. Наблюдения показывают, что в условиях высокого зарегулирования речного стока, во многих прудах и малых водохранилищах, расположенных в лесостепной и степной зонах, обнаруживается ежегодная евтрофикация с интенсивным развитием сине – зеленых водорослей. К неблагоприятным процессам, формирующимся при искусственном зарегулировании речного стока, кроме того, относятся: резкое нарушение условий миграции рыб, уничтожение нерестилищ, ухудшение условий обитания для наиболее ценных видов, затопление и подтопление значительных территорий, имеющих важное хозяйственно – экономическое и экологическое значение. Следует обратить внимание на то, что имеющиеся высказывания о возможности активизации процессов водообмена в подземных водоносных горизонтах (например, в пределах Белебеевско – Стерлибашевской возвышенности) в результате строительства 500 – 600 прудов с эколого-экономической точки зрения являются не совсем оправданными. Анализ архивных и ведомственных материалов показывает, что по сравнению с 18-м 19-м столетиями в настоящее время бассейны малых и средних рек Башкортостана испытывают чрезмерную нагрузку хозяйственной деятельностью человека. Сведение лесов, распашка территорий и последующая их эксплуатация с применением органических и минеральных удобрений, многократный перевыпас скота на водосборе, поступление загрязняющих веществ с селитебных территорий и многие другие факторы способствуют евтрофикации водоемов, но и наносят существенный экологический и экономический ущерб природным и природно-хозяйственным комплексам [1]. Наиболее критические условия связаны со случаями прорывов плотин ГТС. Они происходят не только га прудах и малых водохранилищах вследствие нарушений режимов их эксплуатации, но и характерны для водоемов с большими площадями зеркала и объемами. Примером этому является катастрофа, связанная с прорывом плотины Тирлякского пруда (на правом притоке р.Белой в верховьях) в 1995 г.

Виды и масштабы хозяйственной деятельности в бассейнах рек различной категории должны согласовываться с оптимальными требованиями природопользования и природоохранных мероприятий, с включая факторы, связанные с хозяйственной деятельностью человека как на водосборе, так и на самом водном объекте.

1.2.4 Использование водных ресурсов рек в других хозяйственных целях

Известно, что природная вода используется людьми для удовлетворения их всевозможных потребностей. В то же время, в зависимости от специфики водопользования и оказания влияния на природные водные объекты выделяются промышленное, коммунально-бытовое, хозяйственно-питьевое, сельскохозяйственное водоснабжение, использование водных ресурсов в целях орошения, гидроэнергетики, речного транспорта, рыбного и лесного хозяйства, рекреации, здравоохранения и др.

Рисунок 1- Потенциальный запас водных ресурсов (баллы).

Использование водных объектов осуществляется с изъятием (забором воды) или без изъятия (например, в речном транспорте, рыбном хозяйстве) водных ресурсов. Сложная и многоуровневая система водоснабжения различных водопользователей образуют водохозяйственный комплекс, управляемый и контролируемый в целом отраслью экономики "водное хозяйство" [2].

Рисунок 2- Интенсивность использования водных ресурсов (баллы).

Таким образом, функции водного хозяйства реализуются с помощью различных водохозяйственных и гидротехнических объектов межотраслевого и отраслевого назначения, водохозяйственных комплексов, систем, агротехнических и лесотехнических мероприятий.

Государственное управление водным хозяйством в Республике Башкортостан осуществляется Кабинетом Министров РБ, исполнительными органами на местах, Госкомэкологией РБ, а также специальным уполномоченным органом – Бельским бассейновым водным управлением.

Количество учтенных водопользователей в 2005 г. по Республике Башкортостан в целом составило 1587 предприятия (табл. 2). Забор воды из природных водных объектов ими осуществляется в количестве 837,85 млн. куб. м, в том числе из поверхностных источников было забрано 438,74 млн. куб. м, из подземных – 399,1 млн. куб. м.

Таким образом, из общего объема свежей воды, забранной из природных водных объектов, доля поверхностных вод составила 53,0 %, подземных – 47,0 %.

В целях удовлетворения различных хозяйственных потребностей было использовано всего 777,71 млн. куб. м, в том числе на производственные нужды 419,24 млн. куб. м, хозяйственно-питьевое водоснабжение – 286,66 млн. куб. м, сельскохозяйственное водоснабжение 20,67 млн. куб. м, орошение – 11,41 млн. куб. м и прочие нужды – 16,77 млн. куб. м.

Анализируя динамику забора и использования водных ресурсов по видам водопользования за 1999 - 2005 гг. следует отметить, что в целом наблюдается тенденция его сокращения (см. табл. 3). Использование водных ресурсов на хозяйственно-питьевые нужды увеличилось в среднем на 4 %, что связано с увеличением потребления воды городским населением. Однако следует отметить то, что при этом велики потери воды в сетях водоснабжения (до 20 % и более).

Таблица 3- Динамика использования природных ресурсов Республики Башкортостан за 1999 – 2005 годы, млн. м³ .

Снижение использования воды промышленностью большей частью произошло за счет уменьшения объемов производства и в меньшей степени за счет внедрения водосберегающих технологий. Наиболее водоемкими отраслями народного хозяйства являются: электроэнергетика (37,7 % объема воды, используемой в промышленности), химическая и нефтехимическая (17,5 %), нефтедобывающая (10,0 %) промышленность, черная металлургия 5,3 %.

В промышленности более 85 % технологического расхода воды приходилось на долю оборотного и поворотного водоснабжения. Безвозвратное потребление относительно природных водных объектов составило 365,92 млн. куб. м. Снижение этого показателя во времени объясняются сокращением объёмов воды, используемой в системах оборотного водоснабжения.

Наблюдается тенденция сокращения использования воды и в сельском хозяйстве, что связано, с одной стороны, с реорганизацией системы Минсельхозпрода Республики Башкортостан, с другой, организацией учёта используемой воды в соответствии с действующей системой платного водопользования.

Снижение объемов водопотребления на орошение связано с сокращением орошаемых площадей и высоким уровнем износа установок для орошения [2].

Таблица 4- Использование водных ресурсов по городам Республики Башкортостан в 2005 году, млн. м³ .

содержание   ..  584  585  586   ..