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.