ПРИРОДНЫЕ КОМПЛЕКСЫ  ПОБЕРЕЖИЙ КРУПНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ СТЕПНОЙ ЗОНЫ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ

NATURAL COMPLEXES AT THE COASTS OF THE LARGE WATER BASINS OF A STEPPE ZONE OF THE EUROPEAN PART OF RUSSIA

Н.М. Новикова¹, О.Г. Назаренко², А.В. Кутузов¹, И.Б. Шаповалова²

N.M. Novikova¹, O.G. Nazarenko², A.V. Kutuzov¹, I.B. Shapovalova²

¹Институт водных проблем РАН

(Россия, 119333 Москва, ул. Губкина, д.3)

Water problems Institute of the Russian Academy of Science

 (Russia, 119333 Moscow, Goubkina str., 3)

e-mail: nmnovikova@gmail.com

²ФГОУ Донской государственный аграрный университет (ДОНГАУ),

(Россия, Ростовская обл., 346493 пос. Персияновка)

Don state agrarian university,

 (Russia, the Rostov region, 346493 settlment Persianovka)

e-mail: nazarenkoo@mail.ru

Обследование водохранилищ степной зоны (Краснодарского, Цимлянского, Веселовского и Пролетарского) показало, что под их влиянием на побережьях сформировались природные комплексы, отличающиеся от вмещающего ландшафта глубиной залегания и минерализацией грунтовых вод, наличием признаков гидроморфизма в почвах и влаголюбивой растительностью. Особенности природных комплексов и пространственной структуры побережий связаны с ландшафтно-региональным положением и особенностями функционирования водохранилища.

Inspection of water basins of a steppe zone (Krasnodarskoje, Tzimljanskoje, Veselovskoje and Proletariskoje) has shown, that under their influence at coasts the natural complexes distinguished from an initial landscape by a depth of a water table and a mineralization of ground waters, by presence of attributes of hydromorphism in soils and moistureloving vegetation were generated. Features of natural complexes and spatial structure of coasts are connected to landscape-regional position and features of functioning of a water basin. 

На территории степной зоны европейской части территории России в 1950-х гг. было создано множество водохранилищ для получения электроэнергии, ирригации, бытового и промышленного водоснабжения, рыбоводства, судоходства  (Цимлянское, Веселовское, Пролетарское), и с целью предотвращения от наводнений (Краснодарское). Наблюдение за их функционированием и изучение воздействия на окружающую среду было организовано сразу же после создания и продолжается и по настоящее время в режиме мониторинга, но внимание сосредоточено и идет сбор параметров, характеризующих физические процессы функционирования водохранилищ: о фактическом наполнении и уровенном режиме, использовании водных ресурсов, и техническом состоянии водоема, в состав которого входит обследование побережий и регистрация их переформирования. Контроль за рыбопродуктивностью водохранилищ осуществляется на базе системы подразделений федерального государственного учреждения ГОСНИОРХ. Задачи оценки функционирования водохранилища как единой экологической системы, их экономической эффективности ставились при обосновании создания гидроузлов и водохранилищ при них. Задача объективной оценки их современного состояния и функционирования пока государством не поставлена, но необходима и неизбежно должна решаться. Поэтому в развитие концепции оценки с экологических позиций функционирования водохранилищ авторским коллективом проведены работы с целью изучения и выявления эколого-географических особенностей пространственной структуры природных комплексов побережий водохранилищ на юге европейской части России. Решались задачи выявления структурно-функциональной организации территории побережья в связи с прямым и косвенным воздействием вод водохранилища; выполнялась оценка трансформации грунтовых вод, почв и растительности за время их существования в разных ландшафтно-региональных условиях.

В основу данной работы положены материалы собственных исследований авторского коллектива на побережьях Цимлянского, Веселовского, Пролетарского и Краснодарского водохранилищ, выполненных в 2005-2011 гг., данные из фондов Управления водными ресурсами Цимлянского и других водохранилищ за ряд лет (начиная с 1981), а также обширные материалы научных публикаций.

В задачу исследований входило не только провести внешнюю границу территории, испытывающей воздействие водохранилища, но и дифференцировать ее в зависимости от характера этого воздействия. Так, на побережьях всех водохранилищ были выделены по-разному функционирующие территории (блоки): 1 – постоянно залитая водой (акватория); 2 – дно водохранилища, ежегодно освобождающееся от воды (зона сработки); 3 – заливаемое побережье; 4 – не заливаемая территория, имеющая дополнительное увлажнение от близко залегающих к поверхности грунтовых вод, подпертых водохранилищем (3-5 м). Для каждого из выделенных функциональных блоков (2-4) были определены ширина и ограничивающие их высотные отметки (табл.1), что является важной характеристикой воздействия водохранилища на прилегающие территории. Методически эта задача решалась на основании анализа данных многолетнего хода уровня водохранилища, установления его абсолютных максимальных и минимальных значений и высотных отметок, которым соответствует 50% и 20% обеспечение заливания. 

Таблица 1

Ширина территорий, испытывающих разное воздействие водохранилища и высотные отметки, по которым проведены границы между ними.

*для снижения затопления прилегающих территорий произвели снижение НПУ с 33,65 на 32,75 м БС

**необходимость обеспечения подачи в Азовский канал воды для орошения и навигации на водохранилище исключают возможность падения уровня ниже отметки 10.0 м. БС 

Ширина территории обнажающегося дна на всех водохранилищах существенно больше других территорий, испытывающих их воздействие (табл.1). Она наибольшая на побережье Краснодарского водохранилища, где в заливах на южном побережье может достигать 2 км и более, на Цимлянском водохранилище – до 600 м, и наименьшая, до 5-200 м – на побережьях Веселовского и Пролетарского водохранилищ, имеющих наименьшую внутригодовую амплитуду колебания уровня и крутые склоны. Однако для этих водохранилищ, в особенности для Пролетарского, характерны резкие разногодичные колебания уровня, в результате чего также может происходить обнажение дна в прибрежной полосе до километра. Ширина заливаемого побережья на всех водохранилищах в несколько раз меньше, чем других в связи с тем, что длительность заливания этой территории не более 1-1,5 месяцев, а обеспеченность заливания около 20%. На Краснодарском водохранилище с целью ограничения площади заливания вдоль южного побережья созданы специальные дамбы. Ширина незаливаемых, но подтопленных территорий, на побережьях водохранилищ с глубиной залегания грунтовых вод до 3 м, также оказалась меньше, чем зона сработки – в пределах 500 м.   

Дальность распространения влияния водохранилищ на территорию побережья прослеживается через подпор и разбавление грунтовых вод. Это явление определяется условиями конкретных ландшафтов и амплитудой колебания уровня. На Краснодарском водохранилище оно проявляется на расстоянии от 25 до 560 м, на Цимлянском – около 300 м, на Веселовском – до 540 м, и Пролетарском – от 13 до 107 м.

Глубина залегания уровня грунтовых вод увеличивается в направлении от уреза воды, и, как показывают наши наблюдения в течение ряда лет, следует за уровнем водохранилища – максимально приближена к поверхности весной и в годы высокого подъема уровня и снижается к концу года и в годы низкого уровня. При этом амплитуда колебаний затухает в направлении от уреза: в заливаемом блоке больше, чем в незаливаемом.

Минерализация воды Цимлянского и Краснодарского водохранилищ, сформированных в аккумулятивных ландшафтах водосборов рек Дон и Кубань, сложенных лишенными солей лессами, относится к категории пресных. На Веселовском и Пролетарском водохранилищах, образованных на реке Западный Маныч, и расположенных в сухостепном морском аккумулятивном ландшафте, сложенном сильно засоленными отложениями морского генезиса, воды имеют слабую и среднюю степень минерализации вод самих водохранилищ, а минерализация грунтовых вод существенно выше (табл. 2). Наши наблюдения показали, что минерализация грунтовых вод возрастает в направлении от уреза, что свидетельствует о разбавлении грунтовых вод водами водохранилища. По химизму поверхностные воды хлоридно-сульфатного, а подземные – сульфатно-хлоридного типа.

Таблица 2

Гидрохимические показатели поверхностных и грунтовых вод и почв водохранилищ 

Почвы. Черноземные и темнокаштановые и каштановые почвы исходных ландшафтов на побережье водохранилищ трансформированы в разной степени в зависимости от характера воздействия и исходного ландшафта. На дне водохранилищ, ежегодно обнажающемся от воды и подвергающемся волновой абразии на открытых побережьях, почвенный покров смыт, дно покрыто уплотненной глинистой коркой, присыпанной песком. В лагунах, на аккумулятивных берегах, исходные почвы оказались перекрытыми слоем наилка и сильно оглеены. Это характерно для Цимлянского и Краснодарского водохранилищ. На Веселовском и Пролетарском водохранилищах волновая деятельность не так активна, и там преобладают аккумулятивные процессы. На заливаемой территории гидрогенная трансформация природных комплексов в условиях кратковременного поверхностного затопления и сильного подтопления проявляется в разрушении гумусового горизонта и привнесении ракушняка или песчаного материала, развитии окислительно-восстановительного процесса в верхних горизонтах почв, индицируемого гидроокисными пенками железа (охристыми пятнами), развитии глеевого процесса в приповерхностных горизонтах. На незаливаемой территории при близком залегании к поверхности грунтовых вод гидроморфизм, определяемый грунтовыми водами, прослеживается по появлению в почвенном профиле вторичного гипса, присутствию карбонатной плесени или размытых палевых пятен белоглазки (СаСО₃).

Степень засоления почв на побережьях водоемов прямо зависит от минерализации грунтовых вод (табл. 2), и, следовательно, высокая степень засоления проявляется на побережьях Веселовского и Пролетарского водохранилищ. Для Цимлянского водохранилища характерно низкое и среднее засоление, в то время как на Краснодарском водохранилище почвы незасолены. 

Растительность побережий водохранилищ, до их создания представленная зональными типами ландшафтов, в настоящее время претерпела более существенную трансформацию, нежели почвы. На обнажающемся дне на аккумулятивных типах побережий она заменена сообществами водной и прибрежноводной растительности (Phragmites australis, Typha angustifolia, T. Latifolia). На открытых побережьях, в условиях сильной абразии, ежегодно обнажающееся дно не имеет постоянной растительности и зарастает куртинами однолетников (Chenopodium glaucum, C. rubrum, Persicaria hydropiper и др.). Нередко большие площади захватывают адвентивные виды. Так, на южном берегу Краснодарского водохранилища к западу от устья реки Белая обсохшая территория дна шириной 2 км постоянно занята сомкнутыми зарослями дурнишника беловатого (Xanthium albinum). Заливаемое побережье нередко зарастает Salix album, Populus nigra, Tamarix spp. Травяный покров под деревьями образует экологический ряд, обусловленный разной длительностью и частотой заливания: Phragmites australis -> Calamagrostis epigeios -> Elytrigia repens -> Poa angustifolia. На засоленных побережьях Пролетарского и Веселовского водохранилищ обычна бескильница гигантская (Puccinellia gigantea). Растительность незаливаемой части побережья имеет обычно небольшую протяженность. Здесь соседствуют мезофильные, мезоксерофильные и ксерофильные виды, имеющие к тому же высокую устойчивость к засолению (Elytrigia repens, Festuca valesiaca, Artemisia santonica, Flomis pungens, и др.). В растительных сообществах этих участков, как правило, большое участие принимает сорнотравье из-за сильного перевыпаса (Bassia sedoides, Consolida regalis, Eringium planum, Cirsium arvense, Artemisia austriaca и др.).. Зональные различия в растительном покрове на побережье водохранилищ, расположенных в разных подзонах степной зоны сильно нивелируются воздействием водного фактора и в большей степени заметны на территории участков незаливаемого побережья, где в направлении на юг усиливается участие галофитов. Эта особенность усиливается на побережьях Веселовского и Пролетарского водохранилищ, сформировавшихся в ландшафтах, сложенных засоленными отложениями морского генезиса.

Заключение

Проведенные исследования на Краснодарском, Цимлянском, Веселовском и Пролетарском водохранилищах показали, что на их побережьях сформировались природные комплексы, имеющие гидроморфный характер.

На всех водохранилищах пространственная структура побережий имеет сходное строение: выделяются участки с разным характером воздействия водохранилища и степенью трансформации исходных ландшафтов. На территории, испытывающей ежегодное длительное заливание (зоне сработки), исходные природные комплексы полностью трансформированы. На участках побережья, испытывающих кратковременное заливание, грунтовые воды и почвенный покров претерпели частичное изменение, в то время, как растительность полностью трансформирована. На участках незаливаемого побережья с неглубоко залегающими грунтовыми водами все компоненты природного комплекса трансформированы частично.

На побережьях водохранилищ, расположенных в разных подзонах степной зоны с северо-запада на юго-восток усиливается минерализация воды водохранилищ от пресных до слабо- и среднеминерализованных. Минерализация грунтовых вод в естественных ландшафтах, также возрастающая в этом направлении, способствует засолению почв и формированию растительного покрова, в котором большое участие принадлежит солеустойчивым видам.