Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Основными целями создания системы мониторинга прудов является прогнозирование их наполнения для обеспечения безопасного пропуска весеннего половодья, а также гарантированного управления возможными паводковыми рисками при пиковых ситуациях, связанных с воздействиями неблагоприятных природных и антропогенных факторов.

В Республике Татарстан развитие прудового хозяйства определяют исторически сложившиеся социально-экономические условия. Начало строительства прудов в пределах Республики Татарстан относится ко второй половине девятнадцатого века. Большинство прудов предназначались для обеспечения работы мельниц, водоснабжения населения, водопоя скота, противопожарных и хозяйственно-бытовых целей. В 1930–1950-е гг. велось также строительство прудов с целью улучшения водообеспеченности промышленных объектов и объектов энергетики. В 1960-е гг. для создания прочной кормовой базы животноводства в Республике Татарстан было построено большое количество орошаемых долголетних культурных пастбищ. Для обеспечения водой этих земель, особенно в лимитирующие периоды, на многочисленных малых реках и ручьях были построены водоемы различных размеров, которые часто являлись основными источниками водоснабжения. Наибольшее число таких прудов было построено в рамках выполнения мелиоративных программ Министерства мелиорации в 1970-е гг. Построенные пруды передавали на баланс колхозов и совхозов. В конце прошлого века по причине реорганизации хозяйств, из-за больших балансовых стоимостей гидротехнических сооружений и больших затрат на их содержание, пруды практически остались бесхозными.

Речными долинами территория республики разделена на различные физико-географические районы. Это – Предволжье, Западное и Восточное Предкамье, Западное и Восточное Закамье. Несмотря на то, что эти районы сильно отличаются по условиям формирования стока, реки Татарстана в основном – это типично равнинные реки снегового питания. Основная доля их годового стока приходится на весеннее половодье (70–80 %), остальная часть (20–30 %) – на летний и зимний меженный сток. Основным источником питания малых рек в летнюю межень являются грунтовые воды. Водных ресурсов, приходящихся на период вегетации, как правило, недостаточно для обеспечения поливов из-за их неравномерного распределения по территории, а также их нехватки в период наибольшей потребности в воде для орошения. Этот дефицит и восполняют пруды, в которых весной задерживается порядка 350 млн м3 воды. Поэтому несомненной является важная роль прудов в перераспределении водных ресурсов в пространстве и во времени.

По типу распределения прудов в бассейнах рек можно выделить одиночное и каскадное. Тип распределения прудов по территории представляет интерес для оценки воздействия водоемов на окружающую среду и является косвенным показателем суммарного увлажняющего влияния прудов при их каскадном расположении. Каскадный тип распределения прудов может оказать как положительное, так и отрицательное влияние при наполнении прудов в результате рассредоточения объемов воды при пропуске максимальных расходов воды. Плотины обеспечивают пропуск воды во время половодья, в летнюю межень подтапливают почву выше по течению, а осенью сбрасывают воду в нижний бьеф, за счет чего русло промывается от поступивших в него продуктов эрозии и других загрязнений.

Цель исследования: главная цель инвентаризационных исследований водных объектов – определение тренда экологической обстановки на интенсивно развивающихся и быстро преобразующихся человеком территориальных пространствах, а также выявление тенденций преобразования условий и характера формирования поверхностного стока и определение границ толерантности при возрастающем антропогенном прессинге.

Достоверная информация о водоёмах и водотоках даёт возможность осуществления краткосрочных и долгосрочных текущих и оперативных гидрологических прогнозов, оценки динамики водного баланса.

Прогнозы водного режима включают в себя оценку объема стока реки или притока в водохранилище за период половодья, характерных уровней и расходов воды на реках за календарные периоды и сезоны, уровней и расходов воды на определенную дату, гидрографов половодья и паводка, определение сроков наступления пиков половодья или паводка, а также время и величину опасных уровней и длительность затопления поймы.

Главное в собственно прогнозировании водности рек, особенно в период половодья, заключается в том, чтобы правильно предвычислить явления редкой повторяемости, которые могут вызвать определенные трудности в хозяйственной деятельности, а иногда и повлечь за собой значительный ущерб. Задача гидрологического прогноза состоит в том, чтобы как можно с большей заблаговременностью предсказать эти явления и дать время для подготовки к пропуску большой воды, что особенно важно в условиях ослабленного режима строительства и эксплуатации современных прудов.

Материалы и методы исследования

Исходным материалом послужили данные справочника «Водные объекты Республики Татарстан» 2006 г. издания и космические снимки программы GoogleEarthPro [1].

Результаты инвентаризации нашли отражение в 7 главе 2-го издания справочника «Водные объекты РТ» [2]. Морфометрические параметры (ширина, длина, площадь) рассчитывали для всех водоемов, независимо от типа и конструкции гидротехнических сооружений, будь то капитальная плотина или земляная насыпь. Для корректировки уже имеющейся базы данных автоматизированной системы оценки водных ресурсов (БД АСОВР) использовали дешифровку космических снимков программы Google Earth Pro [3]. Для облегчения пользования сведениями бумажного издания справочника о прудах данные систематизированы в таблицу по муниципальным районам, также дана привязка к населенным пунктам и приведены названия рек и притоков, на которых созданы искусственные водоемы. Для облегчения пользования таблицей сведения о прудах систематизированы по муниципальным районам, наименование которых вынесено отдельной горизонтальной строкой и выделено жирным шрифтом. В первой графе приведена сквозная нумерация водоемов, отражающая общее количество прудов республики. Во второй графе, предусматривающей название водоема, пруды внесены с указанием «без названия». В третьей графе отражено положение пруда относительно ближайшего населенного пункта и приведены названия рек и притоков, на которых созданы водоемы. В четвертой, пятой и шестой вертикальных графах приведены рассчитанные основные морфометрические характеристики прудов: ширина пруда у плотины (м), максимальная длина водоема (м), площадь водного зеркала (га).

База данных многолетних наблюдений АСОВР за факторами формирования весеннего стока (метеорологические и гидрологические характеристики), используется в частности для поиска года-аналога при прогнозировании переполнения прудов и подтопления их водосборов. Размер и состав набора параметров для каждой оперативно-территориальной единицы (ОТЕ) определяется наличием репрезентативных пунктов (метеостанция и гидрологический пост) и данными фактических наблюдений. Многофункциональная расчётная БД АСОВР в числе прочего снабжена и специально разработанным программным комплексом «расчётов объемов воды на водосборах прудов», работающая на постоянно обновляющейся матрице данных гидрографического анализа.

Результаты исследования и их обсуждение

По итогам инвентаризации прудов территории Республики Татарстан, расположенных в русловом тальвеге малых рек или сопряженно с ним связанных с естественным режимом используемого руслового потока, проведённой в 2017–2018 гг., выявлено, что сегодня на 68 тыс. км2 территории республики расположено 1328 искусственно созданных резервуарных хранилищ воды, если включить Куйбышевское и менее крупные водохранилища, площадью зеркала от 0,03 га (река Холодная в населённом пункте Нижнее Лешево Сармановского муниципального района) до 6450 км2 (Куйбышевское водохранилище в границах республики). При этом количество прудов с 2006 г. заметно увеличилось (таблица).

Статистика показывает, что количество прудов за последнее десятилетие возросло почти в 2,5 раза при сокращении общей площади водного зеркала на 11 %. Происходит это за счёт создания по инициативе муниципальных администраций, поселковых советов и частных землевладельцев большого количества мелких водоёмов. Некоторые нововведения водного и земельного кодексов упрощают решение задач ландшафтного преобразования земли и попадающих в границы водоёмов и водотоков на частных и муниципальных землях [4]. Таким образом, законодательство как бы позволяет решать некоторые вопросы благоустройства территорий в пределах границ отдельных ОТЕ без учёта их места и роли в общем природном каркасе, в частности в бассейновом пространстве водосбора малых рек. Пруды, создаваемые на реках с малыми значениями меженных расходов, удерживают весь речной сток, река ниже пруда пересыхает, и часто земли населённых пунктов, располагающихся ниже по течению, остаются обезвоженными (рисунок).

Подпор воды также может стать причиной перераспределения поступления подземного питания реки, и тогда, как правило, выше пруда начинают заболачиваться низменные пойменные зоны, что также доставляет неудобства проживающему здесь населению. Таким образом, проблема заключается в несогласованности не только социальных, но и природных интересов, поскольку создание водоёмов за счёт ресурсов речного стока приводит к перестройке его формирования. Это ломает цикл круговорота воды, приводит его к отправной точке, так как вода больше не поступает в водоём-приёмник (малые реки впадают в большие), а просто испаряется с поверхностей вновь созданных водоёмов. Прогрессивно возрастающее количество прудов на территории Республики Татарстан определяет тенденцию зарегулированности поверхностного стока. Сегодня изменения естественного режима коснулись 25,58 % от общего числа рек с постоянным течением.

Заключение

В зависимости от характеристик прудов-водохранилищ и категорий их гидротехнических сооружений надзор за их функционированием разделён по нескольким федеральным органам государственной власти. Так, Министерство энергетики РФ осуществляет надзор за гидротехническими сооружениями, находящимися в ведении, собственности или эксплуатации организаций топливно-энергетического комплекса России (ТЭК). Министерство транспорта РФ ответственно за судоходные гидротехнические сооружения. Федеральный горный и промышленный надзор Российской Федерации курирует гидротехнические сооружения хранилищ жидких токсичных отходов и других поднадзорных ему объектов. Практически по всем остальным видам гидротехнических сооружений контроль осуществляет Министерство природных ресурсов РФ. При этом надзор выполнения требований технических регламентов, а также обязательных для исполнения норм и правил в теплоэнергетике и на гидротехнических сооружениях (за исключением судоходных гидротехнических сооружений, а также гидротехнических сооружений, полномочия по осуществлению надзора за которыми переданы органам местного самоуправления) возложен на Управление Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору [5]. Как видим, из последней ремарки, контроль может передаваться органам местного самоуправления, что приводит к негативным ситуациям в экологическом пространстве. Таким образом, массовое преобразование гидрографического каркаса территорий влечёт серьёзные последствия, которым, как реальным экологическим рискам, на проектных стадиях уделяется минимальное внимание. Сегодня приоритетный лозунг «здесь и сейчас» является мощным катализатором опаснейших проявлений локального воздействия антропогенного фактора на природный каркас периферийного пространства. Многие развивающиеся сегодня населённые пункты запруживают протекающие по их территории мелкие речки, создавая благоустроенные зоны рекреации для своих жителей, но часто формальный подход к проекту, скорость строительства, оправдываемая благой целью, оборачивается возникновением неблагоприятных, а порой и катастрофических ситуаций. Проявляется это в периоды первых же паводков, когда «неожиданно» затапливаются жилые кварталы поселений, или в засушливый период летней межени, когда начинают зашкаливать санитарно-гигиенические показатели воды. Просьбы о помощи начинают поступать уже в первых год функционирования новых запруженных объектов, открывая портал бесконечному круговороту материальных вложений в реабилитацию водных объектов. Сегодня в 2018 г. в планы финансирования, в частности в рамках борьбы с подтоплением территорий населённых пунктов, вошли г. Агрыз (Агрызский муниципальный район) с зарегулированной рекой Агрызка, г. Альметьевск (Альметьевский муниципальный район) с рекой Урсалинка, населённый пункт Бик-Утеево (Буинский муниципальный район) с рекой Була, село Старая Письмянка (Лениногорский муниципальный район) с участком реки Степной Зай, село Кармалы (Нижнекамский муниципальный район) с участком реки Шешма, село Бурметьево (Нурлатский муниципальный район) с участком реки Большой Черемшан, г. Заинск (Заинский муниципальный район) с зарегулированной и благоустроенной рекой Кармала и многие многие другие.