ГИДРОЭКОЛОГИЯ НИЖНЕЙ ЧАСТИ ИРТЫША
Бурное развитие промышленности, транспорта и урбанизация приречных территорий привели к созданию предпосылок для становления и развития гидроэкологии как предмета, который рассматривает экологические проявления процессов как природного, так и антропогенного характера. При экологической оценке естественных проявлений русловых процессов задача гидроэкологических исследований заключается в учете и прогнозе гидрологических параметров (деформации русла, изменения уровненного режима) и обеспечении нормальной эксплуатации водохозяйственных объектов.
При гидроэкологической оценке естественных проявлений русловых процессов основной задачей является учет и прогноз русловых деформаций с целью предотвращения неблагоприятного с точки зрения хозяйственной деятельности и условий жизнеобеспечения развития процессов и использовании закономерностей их режима при освоении и регулировании рек. Это позволит реализовать направленное воздействие на усиление положительной роли естественных процессов, то есть управлять русловыми процессами для достижения нормальной эксплуатации инженерных сооружений на внутренних водных путях и в наибольшей мере предотвращать неблагоприятные экологические последствия.
Иртыш - крупнейший приток р. Оби, вторая по величине река Западной Сибири. Берет начало в Китае, в горах Монгольского Алтая, и под названием Черный Иртыш (Кара-Ирцыз) течет до впадения в оз. Зайсан (ныне оно является частью Бухтарминского водохранилища в Казахстане). Впадает в Обь на 1162-ом км от его устья, в 20 км ниже г. Ханты-Мансийска. Очень извилиста.
Длина Иртыша в Тюменской области, где он протекает по территории Вагайского, Тобольского, Уватского и Ханты - Мансийского районов, составляет 906 км. Площадь бассейна - 1,64 млн. км2. Действующая площадь водосбора Иртыша равна 1,12 млн. км2.
По длине Иртыш значительно превосходит Обь и уступает в России только р. Лена, а по площади бассейна занимает 5-ое место среди рек страны (после Оби, Енисея, Лены и Амура).
В бассейне Иртыша насчитывается около 40 тыс. водотоков общей длиной около 235 тыс. км и 150 тыс. озер, общая площадь которых составляет 38 тыс. км2. Густота речной сети - 0,14 км/км2, озерность - 2,3 %.
Свыше 35 тыс. водотоков (88 %) имеют длину менее 10 км, 314 рек - от 50 до 100 км, 140 рек являются средними по длине (от 100 до 500 км) и 23 реки - большими (свыше 500 км), в их числе семь рек длиной более 1000 км. Подавляющее большинство озер (96,7 %) имеет площадь зеркала менее 1 км2, 4500 водоемов - от 1 до 10 км2, 400 - от 10 до 100 км2 и 17 озер - свыше 100 км2 [1].
Река Иртыш в пределах СНГ протекает по Восточно-Казахстанской Семипалатинской и Павлодарской областям Казахстана, а также по Омской и Тюменской областям. Административные центры указанных выше областей расположены на берегах Иртыша, кроме города Тюмени, расположенного на реке Туре. В низовьях р. Иртыш расположен центр Ханты-Мансийского автономного округа Тюменской области – г. Ханты-Мансийск.
1 см - 100 тыс. км2
Рис. 6 Сумма бессточных площадей бассейнов транзитных рек
От Тобольска, где река резко поворачивает на север и течет по наиболее заболоченной части Западно-Сибирской равнины, начинается нижнее течение Иртыша (Нижний Иртыш). На этом участке в нее впадают реки Конда, Демьянка. Долина Нижнего Иртыша широкая, изобилует протоками, ложбинами, озерами, болотами, обрамлена с обеих сторон увалами, которые то расходятся на 20 - 30 км, то сближаются местами до 2-3 км. Увал правого берега часто подходит к самой реке и сопровождает ее на протяжении нескольких километров в виде яров (обрывов) высотой до 60 м. Большинство этих яров, подмываемых Иртышем, обваливается и сползает в реку, многочисленные оползни образуют мысы и отмели. С приближением к р. Обь долина Иртыша постепенно расширяется до 30 - 35 км и ниже г. Ханты - Мансийка сливается с долиной Оби. Максимальная ширина поймы здесь 18 км.
Во многих местах Нижний Иртыш разбивается на рукава, образующие большие острова, в половодье река часто меняет русло, оставляя многочисленные длинные и узкие озера - старицы. Ширина русла в межень обычно 500 - 1000 м, на отдельных участках - от 200 до 1200 м. Падение реки в ее нижнем течении 19,1 м, скорость течения изменяется от 0,3 - 0,8 м/с.
Режим р. Иртыш. Питание Иртыша в лесной зоне преимущественно снеговое. Половодье на Нижнем Иртыше обычно высокое и продолжительное. Оно начинается в апреле, при ледоставе, чаще всего во второй декаде. Достигает пика в среднем 3-5 июня (у Ханты-Мансийска значительно позже - в конце июня), отклоняясь по годам до 3-4 недели, и заканчивается в третьей декаде июля - октябре (самая поздняя дата у Ханты - Мансийка - 3 ноября) [3].
Продолжительность половодья на реке в пределах Ханты - Мансийского района колеблется по годам в больших пределах - от 100 до 195 дней (а в 1947 г. у Ханты-Мансийска она достигала 222 дней), составляя в среднем свыше 4,5 месяца на границе с Уватским районом и 5 месяцев на участке ниже впадения р. Конды. Столь продолжительное половодье в нижнем течении Иртыша вызвано растянутостью снеготаяния на обширной территории водосбора, замедленным стеканием талых вод в связи с равнинностью и слабой расчлененностью большей части бассейна, негустой речной сетью, залесенностью, обилием озер и болот. На него наслаиваются также дождевые паводки, формирующиеся в безледоставный период. Максимальные уровни половодья наступают обычно после очищения реки ото льда, хотя в некоторые годы они бывают при заторах во время весеннего ледохода.
При высоких уровнях нередко возникают наводнения, то есть большие разливы рек, приводящие к временному затоплению водой местности в пределах речной долины и населенных пунктов, расположенных выше ежегодно затопляемой поймы.
Многочисленные данные о наводнениях на Иртыше имеются в литературе, начиная с XVII века. Так, из литературных и архивных источников известно об очень высоких наводнениях 1784, 1794, 1859 гг. Затопление населенных пунктов и сельскохозяйственных угодий происходит и в наше время (например, во время половодий 1970, 1979, 1999 гг. частично затапливались города Тобольск и Ханты-Мансийск). Высокие уровни половодья сохраняются обычно у Ханты-Мансийска весь август, что связано с подпором уровня в низовьях Иртыша обскими водами (этот подпор распространяется вверх по реке на 200-300 км, вплоть до границы с Уватским районом).
Летне-осенняя межень на реке длится в Ханты-Мансийском округе в среднем не более 1,5 месяцев, в течение которой в некоторые годы проходит до 3 - 4 дождевых паводков с подъемом уровня до 2,0 - 2,5 м. Зимняя межень продолжается в среднем более 5 месяцев.
Наибольший размах многолетних колебаний уровня воды Иртыша в пределах Ханты-Мансийского автономного округа составляет 11 - 11,5 м. Так, у пос. Горноправдинск наибольшая разность уровня даже за сравнительно непродолжительный период наблюдений составляет 10,7 м. У г. Ханты-Мансийска наибольший размах многолетних колебаний уровня за период наблюдений с 1893 г. составляет 11,5 м (высший - 9 июля 1979 г., низший - в конце марта 1930 г.) [5].
Средний многолетний расход воды Иртыша на границе Тюменской и Омской областей составляет около 1240 м3/с, у г. Тобольска - около 2140 м3/с, на границе Уватского и Ханты - Мансийского районов около 2400 м3/с, а в устье реки - приблизительно 2800 м3/с (по данным наблюдений у г. Ханты-Мансийска, до середины 1960-х гг. средний расход составлял здесь 2830 м3/с, а за период с 1977 по 1996 гг. он уменьшился до 2730 м3/с). Объем годового стока Иртыша составляет в настоящее время в среднем: на границе Тюменской и Омской областей - 39,1 км3, у г. Тобольска - 67,5 км3, на границе Уватского и Ханты - Мансийского районов - 75,5 км3, а в устье - 88,3 км3 [5].
Таким образом, имея большую площадь бассейна, р. Иртыш, тем не менее, не отличается высокой водоносностью. Низкая относительная водоносность реки объясняется географическим положением значительной части ее бассейна (от г. Семипалатинска до г. Омска) в районах с недостаточным увлажнением, а также наличием обширных внутренних бессточных областей, одна из которых находится в пределах Ишимской равнины и заходит в лесостепные районы Тюменской области. Около 70 % всего объема годового стока Нижнего Иртыша проходит за период половодья. Самые многоводные месяцы здесь - май, июнь и июль, самые маловодные - февраль и март.
Температура воды сильно изменяется во времени, особенно весной и осенью, и постепенно снижается вниз по течению. Наиболее высока она в июле, когда на границе Тюменской и Омской областей составляет в среднем 21,4°. Наибольшая температура воды за период с конца 1940-х - начала 1950-х годов по 1975 г. у г. Ханты-Мансийска (25,6°) наблюдалась 7 июля 1957 г.
Первые осенние ледяные образования (сало, забереги, шуга) появляются по всей длине реки в пределах Ханты-Мансийского автономного округа практически одновременно: в среднем на границе Уватского и Ханты-Мансийского районов - 30 октября, у г. Ханты-Мансийска - 1 ноября [5]. Так как п. Сибирский находится севернее г. Тобольска, п. Демьянского, поэтому лед образуется здесь раньше, река застывает раньше. В 2004 году ледовое образование появилось на р. Иртыш в г. Тобольске 1 января, п. Демьянском тоже 1 января, п. Сибирском - 28 октября и Ханты-Мансийске - 31 октября. В 2005 году обстановка на р. Иртыш в районе п. Демьянского, п. Сибирского и г. Ханты-Мансийска была абсолютно другой, наблюдалось ледовое образование в один день – 10 ноября, а в г. Тобольске зафиксировано 12 ноября (см. рис. ).
Рис. . Ледовые образования на р. Иртыш в 2004-2005 гг.
Плывущие по реке ледяные образования, а иногда и снежура (снег, плавающий в воде в виде комковатой массы), смерзаясь между собой, образуют ледоход. Средние сроки начала осеннего ледохода приходятся на начало ноября (у Ханты-Мансийска и Тобольска - 2 ноября, на границе с Омской областью - 3 ноября), наиболее ранние - в начале второй половины октября (у Ханты-Мансийска -20 октября 1949 г., у Тобольска - 16 октября 1891 г.), а самые поздние - в начале третьей декады ноября (у Ханты-Мансийска - 20 ноября 1899 и 1967 гг., у Тобольска - 24 ноября 1899 г.). Средняя продолжительность осеннего ледохода в нижнем течении реки составляет 7-9 дней, наименьшая в Ханты - Мансийском автономном округе - 0 (у г. Ханты-Мансийска в 1933 г.), наибольшая - 26 дней (у г. Ханты-Мансийска в 1971 г.). В некоторые годы на реке образуются зажоры (закупорка живого сечения реки массой внутриводного льда), вызывающие значительные подъемы уровня.
Ледостав на Нижнем Иртыше устанавливается по длине реки в течение 4-5 дней, в среднем 8 ноября на юге Ханты - Мансийского района и 10 ноября у Тобольска и Ханты-Мансийска. Наиболее ранние даты ледостава отмечены в первой половине третьей декады октября: 23 октября близ границы Уватского района с Ханты - Мансийским районом (в 1912 г.) и 25 октября у Тобольска (в 1891, 1910 и 1912 гг.) и у Ханты-Мансийска (в 1902 г.), самые поздние - 25 ноября 1899 г. на границе вышеуказанных районов и 6 декабря у Тобольска и Ханты-Мансийска.
В районе п. Сибирского ледостав образуется раньше других рассматриваемых районов, так как мы уже выяснили ранее, он находится севернее. Так в 2004 году ледостав зафиксирован 8 ноября, а позднее всех ледостав на р. Иртыш в 2004 году установился в г. Тобольске 28 ноября. В 2005 году ледостав на р. Иртыш установился позднее всего в районе г. Ханты-Мансийска – 8 декабря, а раньше он образовался в районе п. Демьянского – 20 ноября (рис. ).
Рис. . Ледостав на р. Иртыш в 2004-2005 гг.
Толщина льда увеличивается наиболее интенсивно в первые дни и недели после замерзания (в среднем на 1-3 см за сутки), после чего нарастание замедляется. В конце ноября - начале декабря она составляет в среднем 25 - 30 см, а в начале января - 45-50 см (у г. Ханты-Мансийска - 60 см). Наибольшая толщина льда наблюдается в конце марта - начале апреля: в среднем 65 см (у Тобольска и Ханты-Мансийска - 80 - 85 см). В наиболее холодные и малоснежные зимы толщина льда может достигать в конце зимы 95 - 100 см, а в "теплые" и многоснежные зимы она не превышает 40 - 55 см. Продолжительность ледостава составляет в среднем 167 - 168 дней у Тобольска и 173 - 176 дней в Уватском и Ханты - Мансийском районах. Наибольшая продолжительность ледостава колеблется от 194 дней у Тобольска до 200 дней на крайнем юге Ханты-Мансийского района и до 208 дней у г. Ханты-Мансийска, наименьшая - от 141 дня (Тобольск) до 153 - 157 дней в Уватском и Ханты - Мансийском районах [3].
Разрушение льда весной (появление талой воды на льду, закраины, промоины, подвижка льда) начинается сразу же после перехода средней суточной температуры воздуха через 0 градусов, и происходит в среднем в течение 2-3 недель. Однако в годы с затяжной и холодной весной процесс разрушения льда затягивается иногда на 30 дней и более.
Вскрытие реки сопровождается ледоходом, который начинается в среднем 27 апреля в Вагайском и Тобольском районах, 30 апреля - 1 мая на участке между с. Демьянское и пос. Горноправдинск и 6 мая в районе г. Ханты-Мансийска. Наиболее ранние даты вскрытия реки смещаются вниз по течению: от 16 апреля у Тобольска (в 1951 г.) до 19 апреля на границе Уватского и Ханты-Мансийского районов (в 1940 и 1951 гг.) и до 22 апреля у г. Ханты-Мансийска (в 1940 г.), самые поздние - соответственно 21 мая (1890 г.), 15 мая (1941 г.) и 22 мая (1902 г.) [4].
Вскрытие льда на р. Иртыш раньше всего происходит в районе г. Тобольска, так как он находится южнее остальных рассматриваемых объектов, а позднее всех вскрытие происходит в районе г. Ханты-Мансийска. В г. Тобольске вскрытие льда в 2004 году было зафиксировано 6 мая, в 2005 году – 22 апреля, а в г. Ханты-Мансийске 13 мая и 26 апреля соответственно (рис. ).
Продолжительность весеннего ледохода колеблется по годам от 1-2 дней до 7 дней у Ханты - Мансийка (в 1903 г.), до 12-13 дней на участке между с. Демьянское и пос. Горноправдинск (в 1901, 1962 гг.) и до 17 дней у Тобольска (в 1969 г.), составляя в среднем 3 дня у Ханты-Мансийска и 6-7 дней на остальных участках.
Во время ледохода обычны заторы льда. После него на берегах реки часто остаются нагромождения битого льда. Полное очищение реки ото льда происходит в среднем 4 мая у Тобольска, 6-7 мая на участке между с. Демьянское и пос. Горноправдинск и 9 мая у г. Ханты-Мансийска. Ранние сроки окончания весеннего ледохода приходятся на третью декаду апреля, самые поздние - на конец второй - начало третьей декады мая (на участках ниже впадения таких крупных притоков как Тобол и Конда, то есть у Тобольска и Ханты-Мансийска - до 25-27 мая).
Рис. . Даты вскрытия р. Иртыш в 2004-2005гг.
Качество вод. Минерализация воды находится в обратной зависимости от расходов воды и несколько снижается вниз по течению реки (из-за поступления воды притоков с меньшей суммой ионов). В период половодья она наименьшая - 140 - 200 мг/л, в летне-осеннюю межень - 170 - 250 мг/л, а в зимнюю межень возрастает обычно до 300 -350 мг/л. Средняя годовая величина общей минерализации воды составляет у Тобольска около 200 мг/л, у Ханты-Мансийска значительно ниже.
Цветность воды на протяжении большей части года составляет 20 - 40°, во время половодья иногда повышается до 200 - 400° и больше.
Среднее содержание кислорода в воде составляет: у г. Тобольска 8,5 мг/л, в районе г. Ханты-Мансийска - 8,1 мг/л выше города и 7,5 мг/л ниже города. Зимой его концентрация снижается у Тобольска до 4 - 5 мг/л и меньше, составляя 25 – 35 % нормы насыщения, у Ханты-Мансийска - до 5,9 - 6,3 мг/л выше города и до 4,4 - 5,6 мг/л ниже его.
Средняя годовая мутность воды у Тобольска 150 мг/л, средний годовой сток взвешенных наносов - около 10 млн. тонн. Средняя величина ионного стока (стока растворенных в воде минеральных веществ) здесь 13 млн. тонн из них 85 % приходится на безледоставный период, а 15 % проходит зимой [3].
Иртыш имеет важное хозяйственное значение. В его бассейне сформировался очень крупный водохозяйственный комплекс, который включает как потребителей воды (коммунальное хозяйство, промышленность, энергетика, сельское хозяйство с орошением), так и водопользователей (судоходство, рыбное хозяйство, рекреация). Из общего объема воды, забираемой из реки ежегодно всеми водопользователями больше всего расходуется на производственные (50 – 55 %) и хозяйственно - питьевые (около 25 %) нужды. Вместе с тем ежегодный сброс сточных вод в реки бассейна Иртыша составляет около 3,1 км3, из них более половины приходится на загрязненные воды (при этом доля загрязненных сточных вод за последний период, начиная с 1986 г., ежегодно возрастает).
Степень общей загрязненности речной воды очень высока. Содержание нефтепродуктов сильно меняется по годам. Так, в 1995 г. в районе г. Тобольска величина их составляла в среднем около 1,25 мг/л, а в 1996 г. - 0,5 мг/л, что выше ПДК в 10 - 25 раз. У г. Ханты - Мансийска концентрация нефтепродуктов была в 1995 г. значительно меньше - в среднем около 0,7 мг/л, а в 1996 г. - такая же, как у Тобольска, то есть в 10 - 14 раз выше ПДК. Среднее содержание фенолов в районе Тобольска колебалось в эти годы от 0,003 мг/л выше города до 0,005 - 0,006 мг/л ниже города, у Ханты-Мансийска - от 0,015 до 0,018 мг/л. Очень высока в воде концентрация железа и меди (в среднем в 10 - 13 раз выше ПДК). Содержание кремния изменяется обычно в пределах 2 -6 мг/л [5].
Факторы формирования подпоров. Возникновение подпора связано с воздействием гидроклиматических и геоморфологических факторов, способствующих их формированию в различных звеньях речной сети Западно-Сибирской равнины, и со значительным превышением расходов основной (подпирающей) реки над расходами притоков. В зависимости от соотношения расходов сливающихся рек.
Все притоки подразделяются на подпорные и бесподпорные. Подпоры формируются также при впадении рек с очень малыми уклонами в озера или водохранилища, если эти водные объекты имеют относительно высокие отметки уровней воды. Причиной подпоров могут быть также приливные течения и нагонные явления, наблюдающиеся в устьевых участках рек, впадающих в моря и океаны, Так, подпоры на Оби от нагонных ветров распространяются на расстояние до 360 км.
Для выявления роли гидроклиматических факторов при образовании подпоров на реках в переувлажненных районах Западной Сибири использовались показания 30 гидрометеорологических станций и водомерных постов. Эти наблюдательные пункты расположены на Оби и Иртыше и их притоках. При этом выбирались посты в низовьях тех притоков, вблизи устьев, которых регистрируются уровни на крупных реках, или посты на главных реках и притоках, расположенные в соизмеримых расстояниях от их слияния.
Сопоставление сроков начала интенсивного повышения весенних уровней, по данным низовых постов на притоках и на основных реках, показывает, что паводочные воды из притоков начинают поступать в главные реки в тот период, когда на последних уже формируется мощная паводочная волна за счет вод, приходящих с выше расположенных участков течения. Однако эта волна взламывает ледяной покров за большую часть лет значительно позже, чем наступает конец ледостава на притоках.
Это связано со следующими обстоятельствами. Интенсивный рост уровней начинается еще до вскрытия рек. Продолжительность подготовительного периода к вскрытию наиболее значительна на Оби, покрытой мощным ледяным покровом - от 17 дней у с. Колпашева до 21 дня на широтном участке течения (с. Сытомино) и до 25 дней в низовьях. На Иртыше с менее мощным ледяным покровом подготовительный период к вскрытию около 6 дней, около Увата и Демьянского — соответственно 12 и 13 дней и в самых низовьях — 16 дней. Подготовительный период на притоках Оби и Иртыша значительно меньше и зависит от многих причин, в том числе от направления течения, размеров реки и мощности ледяного покрова [6].
Как правило, на притоках ледяной покров менее мощный и для его вскрытия необходимы меньшие затраты энергии паводочной волны. Поэтому конец ледостава на них наступает обычно раньше, чем на основных реках. Исключение составляют некоторые реки с направлением течения, противоположным направлению продвижения фронта снеготаяния (например, р. Вах). Это обусловливает запаздывание снеготаяния и разрушения ледяного покрова в их бассейнах по сравнению с главными реками. При этом на правых притоках Иртыша с таким же направлением течения запаздывание дат разрушения ледостава по сравнению с главной рекой наблюдается значительно реже, чем на притоках Оби. Это объясняется интенсивным и более ранним развитием на Иртыше весенних климатических и гидрологических процессов, кратковременностью подготовительного периода к вскрытию, а также значительно меньшей мощностью ледяного покрова.
Более раннее начало половодья и более поздний конец ледостава на основных реках по сравнению с их притоками предопределяет уже в самом начале развития половодья возможность формирования подпорных зон на реках второго порядка. Этому способствует также более раннее установление на притоках высоких уровней — еще в период формирования волн половодий на основных, подпирающих реках.
Низовья рек, находящиеся в подпоре, представляют особые в гидрологическом отношении участки, характеризующиеся специфическим режимом колебаний уровней и продольных уклонов. Это связано с тем, что независимо от характера источника возникновения переменного подпора в его зоне в период половодья неустановившееся движение воды в реках характеризуется распространением двух типов волн — прямых (или нисходящих), вызываемых половодьем, а также паводком или попуском воды из водохранилищ, и обратных (восходящих), связанных с подпором. Исследования влияния переменного подпора на неустановившееся движение воды в реках, выполненные в Государственном гидрологическом институте, показали, что в результате взаимодействия этих типов волн происходит наложение обратных волн на прямые. Это приводит к изменению обычного, то есть при отсутствии подпора, характера распластывания волны половодья вниз по течению, так как подпор вызывает появление зоны распластывания вверх по течению. Участок реки, где распластывание прямых и обратных волн компенсируется, является зоной выклинивания подпора.
Эта зона располагается тем дальше от реки, чем больше разница в мощности, подпирающей и подпертой реки, а также в амплитудах колебания уровней сливающихся рек и их уклонах. Дальность проникновения подпора по реке связана и с морфологией долин.
Как правило, большие расходы воды на крупных реках обусловливают высокие отметки уровней в створах впадения притоков, что вызывает снижение уклонов водной поверхности и скоростей течения на притоках, то есть более мощные реки подпирают свои менее водоносные притоки. Однако при более раннем или очень позднем по сравнению с основной рекой прохождении половодья на притоке его сток может в течение некоторого времени превышать сток половодья реки, в которую он впадает и на которой волна половодья соответственно только начинает формироваться.
В этих случаях приток может подпирать воды основной реки. В Западной Сибири таким примером могут служить явления подпора в некоторые годы Иртышом Оби [7]. В конце половодья наблюдается обратный подпор Обью Иртыша, протекающий до середины июля и распространяющийся до с. Безьяны.
Размеры подпорных зон тесно связаны с геоморфологическим строением водосборов, влияющим на режим рек через уклоны. Наиболее развиты подпорные явления в районах низменностей, испытывающих опускания, где они наиболее устойчивы и далеко проникают в гидрографическую сеть. К таким районам относятся бассейн Конды со всеми ее притоками, бассейны рек, впадающих в Обь на широтном участке ее течения, и ряд других. Meнее глубоко подпоры проникают в речную сеть в районах новейших тектонических поднятий — равнин и особенно возвышенностей. Это подтверждается результатами обследований рек, находящихся в подпоре, проведенных нами и другими специалистами, а также нашими расчетными материалами.
Последствия подпоров. Нарушение функций дренирования — это основное последствие временной аккумуляции паводочных вод на нижних участках течения западносибирских рек различного порядка. В период подпоров подпираемые реки превращаются из источников дренажа в источники накопления влаги на водосборах. Подпертые участки можно сравнить с заливами без течения или даже с участками, имеющими обратное направление стока в результате затекания вод из подпирающих рек в долины притоков. В периоды весенне-летних разливов и формирования подпорных зон реки подпирают воды болот, превращая последние в сплошные водные поверхности.
Снижение дренирующей роли речной сети в период подпоров связано со следующими обстоятельствами. Высота уровней в pеках и продолжительность их заполнения паводочными водами — это один из важнейших факторов (наряду с уклонами, густотой и глубиной эрозионного вреза рек), определяющих дренирующую активность рек. Чем ниже уровни в реках и меньше продолжительность стояния паводочных вод в руслах и на поймах, тем глубже базисы дренирования по отношению к междуречным пространствам и тем продолжительней период активной дренирующей работы рек. Подпорные явления приводят к растягиванию половодья, увеличению длительности затопления пойм и, способствуя повышенному стоянию уровней воды в реках в течение долгого времени, обусловливают уменьшение их дренирующего вреза, то есть повышение базиса дренирования. Затем при наличии гидравлической связи подземных вод с рекой в период подпоров и разливе паводочных вод происходит процесс берегового регулирования стока и подтопление грунтовых вод, что может привести к увеличению площади сечения грунтовых потоков и к общему повышению уровня грунтовых вод во всем речном бассейне. Все эти факторы ухудшают условия стока с водосборов и способствуют их переобводнению и агрессивному наступлению болот на сушу.
Подпорные явления, в значительной степени, определяемые геоморфологическими условиями — в то же время рельефообразующий фактор. Многолетнее эрозионное воздействие паводочных вод на дно долины в застойной зоне подпора приводит к нивелированию долин рек, что позволяет во многих случаях визуально устанавливать верхнюю границу зоны подпора при гидрографических обследованиях.
Поймы систематически подпираемых рек обычно очень плохо выражены, заторфованы и трудно проходимы. Русла рек под влиянием снижения скоростей течения в зонах подпора интенсивно меандрируют или делятся на многочисленные рукава, а в их устьях интенсивно аккумулируются взвешенные и влекомые наносы, что способствует повышению базисов эрозии рек и ухудшает тем самым их дренирующие свойства.
Подпруживание главными реками вод проток и притоков способствует формированию в низовьях последних озер-соров, занимающих расширенные и пониженные приустьевые участки долин, обильно заполняющиеся весной паводочными водам. В половодье соры представляют собой больших размеров проточные озера. Большая часть соров имеет очень плоское дно, понижающееся к основному руслу реки, которое блуждает по дну озера. По мере спада паводочной волны на главных реках вода из соров постепенно сбрасывается в их русла и соры сильно мелеют, обнажая илистое или песчаное дно. Нередко дно соров покрыто запутанной сетью многочисленных проток с обилием перекатов.
Соры обычно занимают пойменную часть долины, но нередко распространяются и на понижения первой надпойменной террасы. Конфигурация соров, их площадь и глубина определяются морфологическими особенностями долины, характером слагающих ее пород, мощностью подпирающей реки и притока и другими факторами. Наиболее распространены соры в устьях притоков нижней Оби и нижнего Иртыша, а также на широтном участке среднего течения Оби.
Вопрос о формировании депрессионных понижений в низовьях подпираемых рек до сих пор остается спорным. Одни исследователи связывают их образование с новейшими тектоническими движениями, а другие — с протаиванием и проседанием грунта в зонах сплошного и островного распространения многолетней мерзлоты в результате скопления сравнительно теплых масс воды в низовьях притоков. Существует мнение о реликтовом происхождении соров. Ведущей, на взгляд автора, является гидродинамическая гипотеза образования и развития котловины сорового озера.
Определенная роль отводится отложению наносов Обью и Иртышом в своих руслах и на пойме, происходящему с большей интенсивностью, чем рост русловых и пойменных образований в низовьях притоков, что способствует созданию относительного приустьевого понижения на реках второго порядка. Однако очевидно, что необходимым условием образования соров независимо от происхождения их котловин является наличие подпора со стороны главных рек.
В связи с явлениями подпоров следует обратить внимание на возможные последствия создания равнинных водохранилищ в переувлажненных зонах. Основное отрицательное последствие их заключается, прежде всего, в сокращении длины активной речной сети и широком распространении постоянных подпоров, далеко проникающих в речную сеть. Расположение значительных участков течения Оби, Иртыша и их притоков в пределах областей с преимущественным развитием отрицательных форм рельефа служат эффективной предпосылкой для широкого разлива подпираемых плотинами вод крупных рек и их притоков. Местные подпоры, наблюдаемые в настоящее время в определенную часть периода открытого русла, стали бы постоянными в течение всего года, что резко отразилось бы на дренирующей активности всех звеньев речной сети. Дальность проникновения подпоров по притокам будет определяться наряду с характером рельефа также расстоянием устьев притоков от плотин гидроузлов.
Расположение значительных участков течения Оби и многих её притоков в пределах низменностей и в настоящее время является мощным фактором замедления их течения в северных и центральных районах Западной Сибири. Кроме того, широтный участок Оби — это район сложного взаимодействия ее режима с режимом Иртыша. Водохранилище создало бы еще большую, чем подпор Иртышом, предпосылку для задержки стока Оби. Торможение и распластывание обского половодья, наблюдаемые в настоящее время на широтном участке течения за счет частой задержки его водами Иртыша и трансформации паводочной волны обширной поймой, станут еще более существенными и постоянными факторами во все годы [6].
Таким образом, основное последствие создания равнинных водохранилищ в зонах с прогрессирующим заболачиванием — глубокое проникновение подпоров в гидрографическую сеть не создаст условий для мелиорации территории, а, наоборот, обострит и будет интенсивно стимулировать развитие неблагоприятных природных процессов.
Наводнения. Стадия наводнения начинается при переполнении русла, когда вода выходит из берегов. Обычно устанавливают уровень половодья, критический с точки зрения ущерба имуществу и помех человеческой деятельности. Наводнение – значительно более распространенное стихийное бедствие по сравнению с другими экстремальными природными событиями. Наводнения могут происходить как на постоянных, так и на временных водотоках, а также в районах, где вообще нет рек и озер, например в засушливых районах с ливневым типом осадков.
Проблема приспособления человека к наводнениям приобретает особенно сложный характер, потому что наводнения одновременно с негативным воздействием на население и на среду его обитания имеют и положительные стороны. В опасных в отношении наводнений районах нет недостатка воды и плодородных пойменных земель. Попытки разрешить конфликт между необходимостью освоения прибрежных земель и неизбежными убытками от наводнений предпринимались на протяжении всей истории человечества.
В индустриальных обществах XX столетия широко укоренилась концепция многоцелевого использования речных бассейнов, согласно которой уменьшение ущерба от наводнений должно сочетаться с планированием рационального водопользования.
Между имущественным ущербом от наводнений и числом жертв обычно существует обратная зависимость. Общества, которым есть что терять в смысле строительных сооружений, инженерных сетей, транспортных средств, обычно располагают и научно-техническими средствами для обеспечения мониторинга, оповещения, эвакуации населения и ремонтно-восстановительных работ, а все это способствует сокращению числа жертв.
Наводнения наносят ущерб городскому имуществу, включающему постройки всех типов, инженерные сооружения и коммуникации, транспорт, речное хозяйство. Косвенные убытки обычно связывают с последствиями для здоровья людей и общего благосостояния, хотя при этом следует учитывать и такие ценности, как живописность ландшафта, рекреационные возможности и сохранение уголков девственной природы. Нормальная деятельность медико-санитарных служб весьма осложняется вследствие повреждения транспортных средств и инженерных сетей, особенно водопровода.
В результате наводнения возникает опасность заражения и загрязнения местности, вспышек эпизоотии, что может приводить к увеличению заболеваемости населения [8].
В смягчении отрицательных последствий наводнений велика роль прогнозов. Заблаговременность прогноза максимального подъема уровня воды или переполнения русла может колебаться от нескольких минут при ливневых осадках до нескольких часов на малых водосборах в верховьях рек и нескольких суток в низовьях крупных рек. Заблаговременность и надежность оповещения возрастают по мере движения вниз по реке при наличии необходимых сведений о ходе наводнения на вышерасположенных участках.
Большинство развивающихся стран вынуждено полагаться на гораздо более скудные данные, чем нужно для прогноза и оповещения. С наводнениями, вызванными паводками на реках, человек активно борется. Для этого строятся дамбы и плотины, сооружаются водохранилища для сбора паводковых вод, принимаются меры по управлению землепользованием в бассейне рек. Можно привести немало примеров того, как в нашей стране
предупредительными мерами был значительно сокращен ущерб от наводнений.
Основные наводнения, происходившие в Тюменской области рассмотрены в работе А.А. Таратунина (2000) [9].
Причинами наводнений обычно являются интенсивные подъемы воды во время весеннего половодья, часто связанные с заторами льда, смешанного снегодождевого стока, а также в период прохождения паводков, сформированных в результате ливневых и обложных дождей. Большие и катастрофические наводнения на реках рассматриваемого региона за период наблюдений с конца века отмечались неоднократно (1902, 1908-1909, 1914, 1928, 1937, 1941, 1948, 1957, 1966, 1969-1971, 1979, 1981, 1987, 1990, 1993, 1999 гг.) (Приложение 5).
Известно два катастрофических наводнения, происшедших в г. Тобольске в конце XVIII столетия. Первое случилось в 1784 г., в то время вода имела возвышение на самом берегу Иртыша 816 см. Наводнение 1784 г. было так велико, что покрыло весь город.
Подъем воды Иртыша у г. Тобольска в 1784 г. составил 1088-1114 см над нулём графика Тобольского водопоста, что на 123-149 см выше уровня воды 1% обеспеченности. Экстремальная же высота подъема уровня воды самого большого наводнения 1794 г. неизвестна. В двадцатом столетии большие наводнения в бассейне р. Оби были отмечены в 1908, 1912, 1914, 1923, 1941, 1947, 1957, 1970 гг. [9].
Затопление городов, селений и сельскохозяйственных угодий происходит и в настоящее время. Так, например, во время половодья 1970 г. частично затоплялись города Тюмень, Ишим, Ялуторовск, Тобольск и Ханты-Мансийск. Только по двум районам Тюменской области - Тобольскому и Уватскому затоплялось свыше 100 селений. В одном только Вагайском районе были затоплено 74 селения и погибло от наводнения около 4 тыс. га озимых посевов. Ниже рассмотрим описание наводнения, которое наблюдались в 1970-1971 гг. Если на реках бассейна Верхней и Средней Оби в 1970-1971 гг. прошедшие наводнения принесли незначительные ущербы хозяйству (в пределах 111 тыс. долл.), то на реках Иртышского бассейна общий материальный ущерб от затопления в Тюменской области за эти два года составил более 131 млн. долл. [10].
В 1969 г. осень в бассейне Иртыша была дождливой, и почва оказалась сильно увлажненной. Снегозапасы в конце зимы 1969-70 г. превышали обычную норму в 1,5-2 раза. Весной снеготаяние было интенсивным, а главное, одновременным в бассейнах ряда крупных притоков Иртыша - Тобола, Конды, Ишима, Тавды, Туры, Вагая и др. Пик половодья на р. Иртыш у г. Тобольска достиг отметки 891 см (обеспеченность порядка 6%), что на 0,6 м был ниже исторического максимума, а у г. Тюмени на р. Тура - 850 см (обеспеченность - 2%), что на 0,1 м ниже исторического максимума. Во время весеннего половодья в 1970 г. частично затоплялись города Тюмень, Ишим, Ялуторовск, Тобольск и Ханты-Мансийск. Только по двум районам Тюменской области - Тобольскому и Уватскому затоплялось свыше 100 селений. В одном Вагайском районе было затоплено озимых посевов 74 селения, погибло от наводнения около 4 тыс. га. Общий ущерб от наводнения только в Тюменской области составил порядка 107,8 млн. долл. В 1971 г. во время весеннего наводнения на реках Иртышского бассейна в зоне затопления находились города Тюмень, Ялуторовск, Тара, Тобольск, Ханты-Мансийск, Ишим.
Уже в первой половине зимы 1971 г. было ясно, что половодье на всех реках Иртышского бассейна будет высоким. В среднем течении Иртыша до г. Тобольска и на реках Тобольского бассейна значительный подъем уровней начался в середине апреля. Появилась вода на льду, закраины, промоины, отмечались подвижки льда. Вскрытие Иртыша ниже Омска до Увата произошло в конце апреля. Ледоход прошел на средних уровнях без образования заторов [4].
На участке Иртыша от Увата до Ханты-Мансийска максимальные уровни половодья были высокими, на 155-224 см выше нормы, но ниже наивысших уровней прошлого года на 99-117 см.
В Ханты-Мансийске на р. Иртыш максимальный уровень установился только 1 июля 928 см, выше нормы на 156 см. 7 мая вода вышла на пойму, затопила 95% сельхозугодий от всей площади района, а также затопленной оказалась старая часть г. Ханты-Мансийска (Самарово).
Пойма в Ханты-Мансийском районе оставалась затопленной до середины августа. Материальный ущерб от затопления по Ханты-Мансийскому автономному округу составил около 2,2 млн. долл.
В мае и июне 1987 г. в Тюменской области произошло очень сильное
наводнение. На реках Иртыш, Тобол, Тура и Исеть вода вышла из
берегов и образовала обширный разлив. Под угрозой затопления и
разрушения оказались некоторые районы Тобольска, Тюмени, Ханты-Мансийска и ряд более мелких поселений. В результате паводка было повреждено пять железнодорожных мостов, разрушено или повреждено свыше 300 км дорог. Более 500 тыс. га сельскохозяйственных земель было залито водой и опустошено. Ущерб был бы существенно больше, если бы к паводку не стали готовиться заранее, еще в марте. В частности, Тюмень была спасена от затопления в результате срочного сооружения дамбы длиной в 27 км. Искусственный земляной вал помог уберечь от разлива реки и значительную территорию нижней части Тобольска. В тех местах Тюменской области, где подготовка к встрече с паводком проводилась технически и экологически неграмотно, ущерб от стихии был ощутимее. Здесь оказались затопленными многие поселки. В общей сложности свыше 1 тыс. домов, 80 сел и деревень были отрезаны разливом от районных центров. В отдельных местах понадобилась срочная эвакуация людей. Множество небольших плотин, сооруженных без учета размеров стихийного бедствия, также оказалось разрушено.
Готовность нести убытки продолжает оставаться основным способом
адаптации к наводнениям для большинства жителей потенциально затопляемых районов. Очевидно, необходимы специальные меры, для того чтобы побудить к деятельности население и администрацию и выработать общую стратегию управления применительно к данным стихийным бедствиям.
Основные гидроэкологические проблемы в бассейне р. Иртыш и пути их решения. Иртыш относится к одной из величественных рек, протекающих в Сибири. Это река, длиной более 4000 км, с площадью бассейна более 1,6 млн. км2. Она играет важную роль в жизни города Ханты-Мансийска, поражает своей многоводностью, является важнейшей транспортной артерией, и, конечно же, имеет своё неповторимое лицо.
Устойчивое развитие, социально-политическое устройство государства во многом зависят от экологического состояния его территории, а в первую очередь от наличия и качества водных ресурсов, которым в настоящее время придается стратегическое значение.
В силу необходимости исследования процессов поверхностного стока, эрозии и техногенных процессов в их связи с изменением природных, природно-антропогенных и антропогенных ландшафтов речные бассейны становятся наиважнейшим объектом изучения физической, экономической и социальной географии. Изучение речного бассейна с этих позиций позволяет применить новый ландшафтно-бассейновый подход.
Целесообразность бассейнового подхода подтверждается на практике. В последние годы развивается иерархичность и комплексность бассейнового планирования, охватывающая вложенные друг в друга бассейны, субъекты хозяйственной деятельности, властные и общественные институты, роль которых в разработке и реализации планов возрастает. ХМАО - Югра уникальный субъект федерации, где границы административного образования и бассейнов совпадают, исключение - р. Соснинский Еган в Нижневартовском районе (84 км).
Первостепенной задачей является количественная и качественная оценка водных ресурсов, включая поверхностные и подземные воды бассейна р. Иртыш, как крупной водной артерии. Проблема существенно осложняется чрезвычайным разнообразием природно-климатических условий территории, трансграничностью реки. В границах Обь-Иртышского бассейна расположены территории трех государств: России, Казахстана и Китая, при этом Россия занимает 70 % территории нижней и средней части бассейна. Территория бассейна полностью и частично включает 14 субъектов федерации, неравномерно обеспеченных водными ресурсами.
Значение водных ресурсов Иртыша, его притоков и территории всего бассейна, включая подземные воды, невозможно переоценить. От рационального их использования зависит дальнейшее водообеспечение и развитие промышленности, сельского хозяйства и, что еще важнее - сохранение природных ландшафтов, биосферы, здоровья будущего населения.
Гидроэкологическая ситуация осложняется тем, что в районе г. Омска планируется сооружение гидроузла который может помимо положительной роли (регулирования стока вод) сыграть негативную функцию – явиться аккумулятором загрязнённых вод Иртыша. Проблема распространиться и на средний и нижний Иртыш и нижнюю Обь. Фактически, огромный регион попадает в зону экологического риска. Оценки специалистов Минприроды РФ едва ли оптимистичны: загрязнение и обмеление главного притока Оби, уже начавшееся в связи со строительством нового русла Иртыша в Китае, неминуемо скажется и на ней.
Выход из проблемы существует, в ОАО «НПЦ Мониторинг» намечены основные направления гидроэкологических исследований в бассейне р. Иртыша:
1. Разработать полную, цельную, перспективную программу исследований и последовательность ее выполнения.
2. Разработать методику выполнения исследований с учетом природных и экологических особенностей региона, обязательно предусматривая характер взаимодействия подземного и поверхностного стоков и другие факторы их формирования.
3. Обосновать необходимость выполнения минимального объема полевых работ на опорных участках и отбора проб, с использованием современных методов анализов.
4. Систематизировать и расширить сеть мониторинга, максимально использовать его данные.
левый приток иртыша, город на иртыше, река иртыш,
Бурное развитие промышленности, транспорта и урбанизация приречных территорий привели к созданию предпосылок для становления и развития гидроэкологии как предмета, который рассматривает экологические проявления процессов как природного, так и антропогенного характера. При экологической оценке естественных проявлений русловых процессов задача гидроэкологических исследований заключается в учете и прогнозе гидрологических параметров (деформации русла, изменения уровненного режима) и обеспечении нормальной эксплуатации водохозяйственных объектов.
При гидроэкологической оценке естественных проявлений русловых процессов основной задачей является учет и прогноз русловых деформаций с целью предотвращения неблагоприятного с точки зрения хозяйственной деятельности и условий жизнеобеспечения развития процессов и использовании закономерностей их режима при освоении и регулировании рек. Это позволит реализовать направленное воздействие на усиление положительной роли естественных процессов, то есть управлять русловыми процессами для достижения нормальной эксплуатации инженерных сооружений на внутренних водных путях и в наибольшей мере предотвращать неблагоприятные экологические последствия.
Цель подраздела - рассмотрение гидроэкологических процессов происходящих в нижней части Иртыша (гидрографию, режим реки, качество вод, подпоры, наводнения), которые определяются условиями природной среды и деятельностью человека.
Гидрография р. Иртыш. Вместе Обь с Иртышом – самая длинная река, а Обь-Иртышский бассейн самый крупный в России.
Иртыш - крупнейший приток р. Оби, вторая по величине река Западной Сибири. Берет начало в Китае, в горах Монгольского Алтая, и под названием Черный Иртыш (Кара-Ирцыз) течет до впадения в оз. Зайсан (ныне оно является частью Бухтарминского водохранилища в Казахстане). Впадает в Обь на 1162-ом км от его устья, в 20 км ниже г. Ханты-Мансийска. Очень извилиста.
Длина Иртыша в Тюменской области, где он протекает по территории Вагайского, Тобольского, Уватского и Ханты - Мансийского районов, составляет 906 км. Площадь бассейна - 1,64 млн. км2. Действующая площадь водосбора Иртыша равна 1,12 млн. км2.
По длине Иртыш значительно превосходит Обь и уступает в России только р. Лена, а по площади бассейна занимает 5-ое место среди рек страны (после Оби, Енисея, Лены и Амура).
В бассейне Иртыша насчитывается около 40 тыс. водотоков общей длиной около 235 тыс. км и 150 тыс. озер, общая площадь которых составляет 38 тыс. км2. Густота речной сети - 0,14 км/км2, озерность - 2,3 %.
Свыше 35 тыс. водотоков (88 %) имеют длину менее 10 км, 314 рек - от 50 до 100 км, 140 рек являются средними по длине (от 100 до 500 км) и 23 реки - большими (свыше 500 км), в их числе семь рек длиной более 1000 км. Подавляющее большинство озер (96,7 %) имеет площадь зеркала менее 1 км2, 4500 водоемов - от 1 до 10 км2, 400 - от 10 до 100 км2 и 17 озер - свыше 100 км2 [1].
Река Иртыш в пределах СНГ протекает по Восточно-Казахстанской Семипалатинской и Павлодарской областям Казахстана, а также по Омской и Тюменской областям. Административные центры указанных выше областей расположены на берегах Иртыша, кроме города Тюмени, расположенного на реке Туре. В низовьях р. Иртыш расположен центр Ханты-Мансийского автономного округа Тюменской области – г. Ханты-Мансийск.
При изучении гидроэкологических условий Иртыша, в соответствии с природно-климатическими и гидрогеологическими особенностями, характером и интенсивностью антропогенной нагрузки, следует разделить их на три основные части. Верхняя часть реки и ее бассейна (Верхний Иртыш) находится выше впадения р. Ульба (от г. Усть-Каменогорск). Средняя часть реки располагается между впадением рек Ульбы и Тобол (от г. Тобольск); нижняя - от р. Тобол до впадения Иртыша в р. Обь.
Река Иртыш берёт начало из ледников на юго-западных склонах Монгольского Алтая (в Китае). До впадения в озеро Зайсан, река имеет название Черный Иртыш. От границы с Китаем (3721 км) р. Черный Иртыш на протяжении 144 км протекает по песочно-глинистой безводной степи, имея среднее падение 25 см/км. Высота берегов здесь обычно равна 2-4 м. К берегам местами подступают барханные пески, сильно засоряют русло, высота берегов при этом может возрастать до 7-8 м. На некоторых участках к берегам подходят глинистые увалы, образующие береговые обрывы высотой до 25 м. Черты горной реки Иртыш сохраняет до города Семипалатинска (2903 км), русло реки на этой части каменистое, галечное и местами скалистое [2].
На большей части своего течения от Семипалатинска до устья (около 2900 км) р. Иртыш протекает по Западно-Сибирской равнине.
В пределах верхней трети реки, протяжением около 1500 км (до города Семипалатинска) имеется довольно густая сеть горных притоков, стекающих с острогов Алтая, в том числе такие реки, как Бухтарма и Уба. После впадения справа р. Тульбинки (2990 км) и слева р. Шаган (2801 км) р. Иртыш не принимает ни одного сколько-нибудь значительного притока до устья р. Оми (1871 км). На этом протяжении с обеих сторон к реке прилегают огромные бессточные территории и области внутреннего стока, составляющие 521 000 км2 или 31,7 % р. Иртыша. На рисунке 6. методом локализованных диаграмм показано нарастание суммы и бессточной доли бассейнов рек Тобол, Ишим, Иртыш. Диаграмма локализована по гидросети в именованном масштабе.
1 см - 100 тыс. км2
Рис. 6 Сумма бессточных площадей бассейнов транзитных рек
От г. Семипалатинска до г. Омска (1858 км) река протекает в степной зоне, по широкой 5-19 км долине среди невысоких песчаных берегов. Русло, чаще всего многорукавное, располагается среди широких, обычно заболоченных пойм. У г. Павлодара (2441 км) ширина русла достигает 200 м, а ниже по течению увеличивается и местами равна 900 м. В русле много перекатов, на отдельных участках встречаются пороги, судовой ход узкий.
Несколько выше г. Омска река из степной зоны переходит в зону лесостепи, а затем в зону тайги, протекая в ней до самого устья. На этом участке река течёт в широкой долине, с широкой до 8 км поймой. Грунты, слагающие русло, по преимуществу песчаные, местами глинистые. Русло неустойчиво, имеет ограниченное течение, ширина его всюду больше 500 м, а местами достигает 1000 м. Почти повсеместно правый берег более выше, чем левый.
Ниже устья р. Оми Иртыш имеет в целом достаточно развитую речную сеть, постепенно увеличивающуюся вниз по течению. Ряд притоков Иртыша имеет большую длину и значительную площадь водосбора.
На участке от Омска до Тобольска река пересекает неширокую лесостепную зону и далее протекает в пределах лесной зоны. Здесь долина его широкая, уклоны незначительны, русло дробится на рукава. На этом участке река принимает такие крупные притоки как Омь, Ишим, Тобол, Вагай, Тара. Долина справа ограничивается крутыми берегами высотой 20 - 40 м, слева она постепенно переходит в прилежащую равнину. Пойма реки здесь широкая - до 6-8 км, русло неустойчиво, ширина его 0,5-1,0 км. Скорость течения колеблется в среднем от 0,45 до 1,1 м/с.
После впадения р. Тобола (657 км) водность реки значительно возрастает. Ширина пойменной долины местами достигает 20 км. При впадении в р. Обь долина реки Иртыша соединяется с долиной р. Оби, достигая ширины 35 км. Русло во многих местах разделяется на рукава, образующие между ними большие острова. Берега этой части реки сложены из рыхлых пород и под влиянием потока сильно разрушаются: особенно это происходит с высоким правым берегом. Русло реки имеет свободное падение [2].
От Тобольска, где река резко поворачивает на север и течет по наиболее заболоченной части Западно-Сибирской равнины, начинается нижнее течение Иртыша (Нижний Иртыш). На этом участке в нее впадают реки Конда, Демьянка. Долина Нижнего Иртыша широкая, изобилует протоками, ложбинами, озерами, болотами, обрамлена с обеих сторон увалами, которые то расходятся на 20 - 30 км, то сближаются местами до 2-3 км. Увал правого берега часто подходит к самой реке и сопровождает ее на протяжении нескольких километров в виде яров (обрывов) высотой до 60 м. Большинство этих яров, подмываемых Иртышем, обваливается и сползает в реку, многочисленные оползни образуют мысы и отмели. С приближением к р. Обь долина Иртыша постепенно расширяется до 30 - 35 км и ниже г. Ханты - Мансийка сливается с долиной Оби. Максимальная ширина поймы здесь 18 км.
Во многих местах Нижний Иртыш разбивается на рукава, образующие большие острова, в половодье река часто меняет русло, оставляя многочисленные длинные и узкие озера - старицы. Ширина русла в межень обычно 500 - 1000 м, на отдельных участках - от 200 до 1200 м. Падение реки в ее нижнем течении 19,1 м, скорость течения изменяется от 0,3 - 0,8 м/с.
Режим р. Иртыш. Питание Иртыша в лесной зоне преимущественно снеговое. Половодье на Нижнем Иртыше обычно высокое и продолжительное. Оно начинается в апреле, при ледоставе, чаще всего во второй декаде. Достигает пика в среднем 3-5 июня (у Ханты-Мансийска значительно позже - в конце июня), отклоняясь по годам до 3-4 недели, и заканчивается в третьей декаде июля - октябре (самая поздняя дата у Ханты - Мансийка - 3 ноября) [3].
Продолжительность половодья на реке в пределах Ханты - Мансийского района колеблется по годам в больших пределах - от 100 до 195 дней (а в 1947 г. у Ханты-Мансийска она достигала 222 дней), составляя в среднем свыше 4,5 месяца на границе с Уватским районом и 5 месяцев на участке ниже впадения р. Конды. Столь продолжительное половодье в нижнем течении Иртыша вызвано растянутостью снеготаяния на обширной территории водосбора, замедленным стеканием талых вод в связи с равнинностью и слабой расчлененностью большей части бассейна, негустой речной сетью, залесенностью, обилием озер и болот. На него наслаиваются также дождевые паводки, формирующиеся в безледоставный период. Максимальные уровни половодья наступают обычно после очищения реки ото льда, хотя в некоторые годы они бывают при заторах во время весеннего ледохода.
При высоких уровнях нередко возникают наводнения, то есть большие разливы рек, приводящие к временному затоплению водой местности в пределах речной долины и населенных пунктов, расположенных выше ежегодно затопляемой поймы.
Многочисленные данные о наводнениях на Иртыше имеются в литературе, начиная с XVII века. Так, из литературных и архивных источников известно об очень высоких наводнениях 1784, 1794, 1859 гг. Затопление населенных пунктов и сельскохозяйственных угодий происходит и в наше время (например, во время половодий 1970, 1979, 1999 гг. частично затапливались города Тобольск и Ханты-Мансийск). Высокие уровни половодья сохраняются обычно у Ханты-Мансийска весь август, что связано с подпором уровня в низовьях Иртыша обскими водами (этот подпор распространяется вверх по реке на 200-300 км, вплоть до границы с Уватским районом).
Летне-осенняя межень на реке длится в Ханты-Мансийском округе в среднем не более 1,5 месяцев, в течение которой в некоторые годы проходит до 3 - 4 дождевых паводков с подъемом уровня до 2,0 - 2,5 м. Зимняя межень продолжается в среднем более 5 месяцев.
Наибольший размах многолетних колебаний уровня воды Иртыша в пределах Ханты-Мансийского автономного округа составляет 11 - 11,5 м. Так, у пос. Горноправдинск наибольшая разность уровня даже за сравнительно непродолжительный период наблюдений составляет 10,7 м. У г. Ханты-Мансийска наибольший размах многолетних колебаний уровня за период наблюдений с 1893 г. составляет 11,5 м (высший - 9 июля 1979 г., низший - в конце марта 1930 г.) [5].
Средний многолетний расход воды Иртыша на границе Тюменской и Омской областей составляет около 1240 м3/с, у г. Тобольска - около 2140 м3/с, на границе Уватского и Ханты - Мансийского районов около 2400 м3/с, а в устье реки - приблизительно 2800 м3/с (по данным наблюдений у г. Ханты-Мансийска, до середины 1960-х гг. средний расход составлял здесь 2830 м3/с, а за период с 1977 по 1996 гг. он уменьшился до 2730 м3/с). Объем годового стока Иртыша составляет в настоящее время в среднем: на границе Тюменской и Омской областей - 39,1 км3, у г. Тобольска - 67,5 км3, на границе Уватского и Ханты - Мансийского районов - 75,5 км3, а в устье - 88,3 км3 [5].
Таким образом, имея большую площадь бассейна, р. Иртыш, тем не менее, не отличается высокой водоносностью. Низкая относительная водоносность реки объясняется географическим положением значительной части ее бассейна (от г. Семипалатинска до г. Омска) в районах с недостаточным увлажнением, а также наличием обширных внутренних бессточных областей, одна из которых находится в пределах Ишимской равнины и заходит в лесостепные районы Тюменской области. Около 70 % всего объема годового стока Нижнего Иртыша проходит за период половодья. Самые многоводные месяцы здесь - май, июнь и июль, самые маловодные - февраль и март.
Температура воды сильно изменяется во времени, особенно весной и осенью, и постепенно снижается вниз по течению. Наиболее высока она в июле, когда на границе Тюменской и Омской областей составляет в среднем 21,4°. Наибольшая температура воды за период с конца 1940-х - начала 1950-х годов по 1975 г. у г. Ханты-Мансийска (25,6°) наблюдалась 7 июля 1957 г.
Первые осенние ледяные образования (сало, забереги, шуга) появляются по всей длине реки в пределах Ханты-Мансийского автономного округа практически одновременно: в среднем на границе Уватского и Ханты-Мансийского районов - 30 октября, у г. Ханты-Мансийска - 1 ноября [5]. Так как п. Сибирский находится севернее г. Тобольска, п. Демьянского, поэтому лед образуется здесь раньше, река застывает раньше. В 2004 году ледовое образование появилось на р. Иртыш в г. Тобольске 1 января, п. Демьянском тоже 1 января, п. Сибирском - 28 октября и Ханты-Мансийске - 31 октября. В 2005 году обстановка на р. Иртыш в районе п. Демьянского, п. Сибирского и г. Ханты-Мансийска была абсолютно другой, наблюдалось ледовое образование в один день – 10 ноября, а в г. Тобольске зафиксировано 12 ноября (см. рис. ).
Рис. . Ледовые образования на р. Иртыш в 2004-2005 гг.
Плывущие по реке ледяные образования, а иногда и снежура (снег, плавающий в воде в виде комковатой массы), смерзаясь между собой, образуют ледоход. Средние сроки начала осеннего ледохода приходятся на начало ноября (у Ханты-Мансийска и Тобольска - 2 ноября, на границе с Омской областью - 3 ноября), наиболее ранние - в начале второй половины октября (у Ханты-Мансийска -20 октября 1949 г., у Тобольска - 16 октября 1891 г.), а самые поздние - в начале третьей декады ноября (у Ханты-Мансийска - 20 ноября 1899 и 1967 гг., у Тобольска - 24 ноября 1899 г.). Средняя продолжительность осеннего ледохода в нижнем течении реки составляет 7-9 дней, наименьшая в Ханты - Мансийском автономном округе - 0 (у г. Ханты-Мансийска в 1933 г.), наибольшая - 26 дней (у г. Ханты-Мансийска в 1971 г.). В некоторые годы на реке образуются зажоры (закупорка живого сечения реки массой внутриводного льда), вызывающие значительные подъемы уровня.
Ледостав на Нижнем Иртыше устанавливается по длине реки в течение 4-5 дней, в среднем 8 ноября на юге Ханты - Мансийского района и 10 ноября у Тобольска и Ханты-Мансийска. Наиболее ранние даты ледостава отмечены в первой половине третьей декады октября: 23 октября близ границы Уватского района с Ханты - Мансийским районом (в 1912 г.) и 25 октября у Тобольска (в 1891, 1910 и 1912 гг.) и у Ханты-Мансийска (в 1902 г.), самые поздние - 25 ноября 1899 г. на границе вышеуказанных районов и 6 декабря у Тобольска и Ханты-Мансийска.
В районе п. Сибирского ледостав образуется раньше других рассматриваемых районов, так как мы уже выяснили ранее, он находится севернее. Так в 2004 году ледостав зафиксирован 8 ноября, а позднее всех ледостав на р. Иртыш в 2004 году установился в г. Тобольске 28 ноября. В 2005 году ледостав на р. Иртыш установился позднее всего в районе г. Ханты-Мансийска – 8 декабря, а раньше он образовался в районе п. Демьянского – 20 ноября (рис. ).
Рис. . Ледостав на р. Иртыш в 2004-2005 гг.
Толщина льда увеличивается наиболее интенсивно в первые дни и недели после замерзания (в среднем на 1-3 см за сутки), после чего нарастание замедляется. В конце ноября - начале декабря она составляет в среднем 25 - 30 см, а в начале января - 45-50 см (у г. Ханты-Мансийска - 60 см). Наибольшая толщина льда наблюдается в конце марта - начале апреля: в среднем 65 см (у Тобольска и Ханты-Мансийска - 80 - 85 см). В наиболее холодные и малоснежные зимы толщина льда может достигать в конце зимы 95 - 100 см, а в "теплые" и многоснежные зимы она не превышает 40 - 55 см. Продолжительность ледостава составляет в среднем 167 - 168 дней у Тобольска и 173 - 176 дней в Уватском и Ханты - Мансийском районах. Наибольшая продолжительность ледостава колеблется от 194 дней у Тобольска до 200 дней на крайнем юге Ханты-Мансийского района и до 208 дней у г. Ханты-Мансийска, наименьшая - от 141 дня (Тобольск) до 153 - 157 дней в Уватском и Ханты - Мансийском районах [3].
Разрушение льда весной (появление талой воды на льду, закраины, промоины, подвижка льда) начинается сразу же после перехода средней суточной температуры воздуха через 0 градусов, и происходит в среднем в течение 2-3 недель. Однако в годы с затяжной и холодной весной процесс разрушения льда затягивается иногда на 30 дней и более.
Вскрытие реки сопровождается ледоходом, который начинается в среднем 27 апреля в Вагайском и Тобольском районах, 30 апреля - 1 мая на участке между с. Демьянское и пос. Горноправдинск и 6 мая в районе г. Ханты-Мансийска. Наиболее ранние даты вскрытия реки смещаются вниз по течению: от 16 апреля у Тобольска (в 1951 г.) до 19 апреля на границе Уватского и Ханты-Мансийского районов (в 1940 и 1951 гг.) и до 22 апреля у г. Ханты-Мансийска (в 1940 г.), самые поздние - соответственно 21 мая (1890 г.), 15 мая (1941 г.) и 22 мая (1902 г.) [4].
Вскрытие льда на р. Иртыш раньше всего происходит в районе г. Тобольска, так как он находится южнее остальных рассматриваемых объектов, а позднее всех вскрытие происходит в районе г. Ханты-Мансийска. В г. Тобольске вскрытие льда в 2004 году было зафиксировано 6 мая, в 2005 году – 22 апреля, а в г. Ханты-Мансийске 13 мая и 26 апреля соответственно (рис. ).
Продолжительность весеннего ледохода колеблется по годам от 1-2 дней до 7 дней у Ханты - Мансийка (в 1903 г.), до 12-13 дней на участке между с. Демьянское и пос. Горноправдинск (в 1901, 1962 гг.) и до 17 дней у Тобольска (в 1969 г.), составляя в среднем 3 дня у Ханты-Мансийска и 6-7 дней на остальных участках.
Во время ледохода обычны заторы льда. После него на берегах реки часто остаются нагромождения битого льда. Полное очищение реки ото льда происходит в среднем 4 мая у Тобольска, 6-7 мая на участке между с. Демьянское и пос. Горноправдинск и 9 мая у г. Ханты-Мансийска. Ранние сроки окончания весеннего ледохода приходятся на третью декаду апреля, самые поздние - на конец второй - начало третьей декады мая (на участках ниже впадения таких крупных притоков как Тобол и Конда, то есть у Тобольска и Ханты-Мансийска - до 25-27 мая).
Рис. . Даты вскрытия р. Иртыш в 2004-2005гг.
Качество вод. Минерализация воды находится в обратной зависимости от расходов воды и несколько снижается вниз по течению реки (из-за поступления воды притоков с меньшей суммой ионов). В период половодья она наименьшая - 140 - 200 мг/л, в летне-осеннюю межень - 170 - 250 мг/л, а в зимнюю межень возрастает обычно до 300 -350 мг/л. Средняя годовая величина общей минерализации воды составляет у Тобольска около 200 мг/л, у Ханты-Мансийска значительно ниже.
Цветность воды на протяжении большей части года составляет 20 - 40°, во время половодья иногда повышается до 200 - 400° и больше.
Среднее содержание кислорода в воде составляет: у г. Тобольска 8,5 мг/л, в районе г. Ханты-Мансийска - 8,1 мг/л выше города и 7,5 мг/л ниже города. Зимой его концентрация снижается у Тобольска до 4 - 5 мг/л и меньше, составляя 25 – 35 % нормы насыщения, у Ханты-Мансийска - до 5,9 - 6,3 мг/л выше города и до 4,4 - 5,6 мг/л ниже его.
Средняя годовая мутность воды у Тобольска 150 мг/л, средний годовой сток взвешенных наносов - около 10 млн. тонн. Средняя величина ионного стока (стока растворенных в воде минеральных веществ) здесь 13 млн. тонн из них 85 % приходится на безледоставный период, а 15 % проходит зимой [3].
Иртыш имеет важное хозяйственное значение. В его бассейне сформировался очень крупный водохозяйственный комплекс, который включает как потребителей воды (коммунальное хозяйство, промышленность, энергетика, сельское хозяйство с орошением), так и водопользователей (судоходство, рыбное хозяйство, рекреация). Из общего объема воды, забираемой из реки ежегодно всеми водопользователями больше всего расходуется на производственные (50 – 55 %) и хозяйственно - питьевые (около 25 %) нужды. Вместе с тем ежегодный сброс сточных вод в реки бассейна Иртыша составляет около 3,1 км3, из них более половины приходится на загрязненные воды (при этом доля загрязненных сточных вод за последний период, начиная с 1986 г., ежегодно возрастает).
Степень общей загрязненности речной воды очень высока. Содержание нефтепродуктов сильно меняется по годам. Так, в 1995 г. в районе г. Тобольска величина их составляла в среднем около 1,25 мг/л, а в 1996 г. - 0,5 мг/л, что выше ПДК в 10 - 25 раз. У г. Ханты - Мансийска концентрация нефтепродуктов была в 1995 г. значительно меньше - в среднем около 0,7 мг/л, а в 1996 г. - такая же, как у Тобольска, то есть в 10 - 14 раз выше ПДК. Среднее содержание фенолов в районе Тобольска колебалось в эти годы от 0,003 мг/л выше города до 0,005 - 0,006 мг/л ниже города, у Ханты-Мансийска - от 0,015 до 0,018 мг/л. Очень высока в воде концентрация железа и меди (в среднем в 10 - 13 раз выше ПДК). Содержание кремния изменяется обычно в пределах 2 -6 мг/л [5].
Факторы формирования подпоров. Возникновение подпора связано с воздействием гидроклиматических и геоморфологических факторов, способствующих их формированию в различных звеньях речной сети Западно-Сибирской равнины, и со значительным превышением расходов основной (подпирающей) реки над расходами притоков. В зависимости от соотношения расходов сливающихся рек.
Все притоки подразделяются на подпорные и бесподпорные. Подпоры формируются также при впадении рек с очень малыми уклонами в озера или водохранилища, если эти водные объекты имеют относительно высокие отметки уровней воды. Причиной подпоров могут быть также приливные течения и нагонные явления, наблюдающиеся в устьевых участках рек, впадающих в моря и океаны, Так, подпоры на Оби от нагонных ветров распространяются на расстояние до 360 км.
Для выявления роли гидроклиматических факторов при образовании подпоров на реках в переувлажненных районах Западной Сибири использовались показания 30 гидрометеорологических станций и водомерных постов. Эти наблюдательные пункты расположены на Оби и Иртыше и их притоках. При этом выбирались посты в низовьях тех притоков, вблизи устьев, которых регистрируются уровни на крупных реках, или посты на главных реках и притоках, расположенные в соизмеримых расстояниях от их слияния.
Сопоставление сроков начала интенсивного повышения весенних уровней, по данным низовых постов на притоках и на основных реках, показывает, что паводочные воды из притоков начинают поступать в главные реки в тот период, когда на последних уже формируется мощная паводочная волна за счет вод, приходящих с выше расположенных участков течения. Однако эта волна взламывает ледяной покров за большую часть лет значительно позже, чем наступает конец ледостава на притоках.
Это связано со следующими обстоятельствами. Интенсивный рост уровней начинается еще до вскрытия рек. Продолжительность подготовительного периода к вскрытию наиболее значительна на Оби, покрытой мощным ледяным покровом - от 17 дней у с. Колпашева до 21 дня на широтном участке течения (с. Сытомино) и до 25 дней в низовьях. На Иртыше с менее мощным ледяным покровом подготовительный период к вскрытию около 6 дней, около Увата и Демьянского — соответственно 12 и 13 дней и в самых низовьях — 16 дней. Подготовительный период на притоках Оби и Иртыша значительно меньше и зависит от многих причин, в том числе от направления течения, размеров реки и мощности ледяного покрова [6].
Как правило, на притоках ледяной покров менее мощный и для его вскрытия необходимы меньшие затраты энергии паводочной волны. Поэтому конец ледостава на них наступает обычно раньше, чем на основных реках. Исключение составляют некоторые реки с направлением течения, противоположным направлению продвижения фронта снеготаяния (например, р. Вах). Это обусловливает запаздывание снеготаяния и разрушения ледяного покрова в их бассейнах по сравнению с главными реками. При этом на правых притоках Иртыша с таким же направлением течения запаздывание дат разрушения ледостава по сравнению с главной рекой наблюдается значительно реже, чем на притоках Оби. Это объясняется интенсивным и более ранним развитием на Иртыше весенних климатических и гидрологических процессов, кратковременностью подготовительного периода к вскрытию, а также значительно меньшей мощностью ледяного покрова.
Более раннее начало половодья и более поздний конец ледостава на основных реках по сравнению с их притоками предопределяет уже в самом начале развития половодья возможность формирования подпорных зон на реках второго порядка. Этому способствует также более раннее установление на притоках высоких уровней — еще в период формирования волн половодий на основных, подпирающих реках.
Низовья рек, находящиеся в подпоре, представляют особые в гидрологическом отношении участки, характеризующиеся специфическим режимом колебаний уровней и продольных уклонов. Это связано с тем, что независимо от характера источника возникновения переменного подпора в его зоне в период половодья неустановившееся движение воды в реках характеризуется распространением двух типов волн — прямых (или нисходящих), вызываемых половодьем, а также паводком или попуском воды из водохранилищ, и обратных (восходящих), связанных с подпором. Исследования влияния переменного подпора на неустановившееся движение воды в реках, выполненные в Государственном гидрологическом институте, показали, что в результате взаимодействия этих типов волн происходит наложение обратных волн на прямые. Это приводит к изменению обычного, то есть при отсутствии подпора, характера распластывания волны половодья вниз по течению, так как подпор вызывает появление зоны распластывания вверх по течению. Участок реки, где распластывание прямых и обратных волн компенсируется, является зоной выклинивания подпора.
Эта зона располагается тем дальше от реки, чем больше разница в мощности, подпирающей и подпертой реки, а также в амплитудах колебания уровней сливающихся рек и их уклонах. Дальность проникновения подпора по реке связана и с морфологией долин.
Как правило, большие расходы воды на крупных реках обусловливают высокие отметки уровней в створах впадения притоков, что вызывает снижение уклонов водной поверхности и скоростей течения на притоках, то есть более мощные реки подпирают свои менее водоносные притоки. Однако при более раннем или очень позднем по сравнению с основной рекой прохождении половодья на притоке его сток может в течение некоторого времени превышать сток половодья реки, в которую он впадает и на которой волна половодья соответственно только начинает формироваться.
В этих случаях приток может подпирать воды основной реки. В Западной Сибири таким примером могут служить явления подпора в некоторые годы Иртышом Оби [7]. В конце половодья наблюдается обратный подпор Обью Иртыша, протекающий до середины июля и распространяющийся до с. Безьяны.
Размеры подпорных зон тесно связаны с геоморфологическим строением водосборов, влияющим на режим рек через уклоны. Наиболее развиты подпорные явления в районах низменностей, испытывающих опускания, где они наиболее устойчивы и далеко проникают в гидрографическую сеть. К таким районам относятся бассейн Конды со всеми ее притоками, бассейны рек, впадающих в Обь на широтном участке ее течения, и ряд других. Meнее глубоко подпоры проникают в речную сеть в районах новейших тектонических поднятий — равнин и особенно возвышенностей. Это подтверждается результатами обследований рек, находящихся в подпоре, проведенных нами и другими специалистами, а также нашими расчетными материалами.
Последствия подпоров. Нарушение функций дренирования — это основное последствие временной аккумуляции паводочных вод на нижних участках течения западносибирских рек различного порядка. В период подпоров подпираемые реки превращаются из источников дренажа в источники накопления влаги на водосборах. Подпертые участки можно сравнить с заливами без течения или даже с участками, имеющими обратное направление стока в результате затекания вод из подпирающих рек в долины притоков. В периоды весенне-летних разливов и формирования подпорных зон реки подпирают воды болот, превращая последние в сплошные водные поверхности.
Снижение дренирующей роли речной сети в период подпоров связано со следующими обстоятельствами. Высота уровней в pеках и продолжительность их заполнения паводочными водами — это один из важнейших факторов (наряду с уклонами, густотой и глубиной эрозионного вреза рек), определяющих дренирующую активность рек. Чем ниже уровни в реках и меньше продолжительность стояния паводочных вод в руслах и на поймах, тем глубже базисы дренирования по отношению к междуречным пространствам и тем продолжительней период активной дренирующей работы рек. Подпорные явления приводят к растягиванию половодья, увеличению длительности затопления пойм и, способствуя повышенному стоянию уровней воды в реках в течение долгого времени, обусловливают уменьшение их дренирующего вреза, то есть повышение базиса дренирования. Затем при наличии гидравлической связи подземных вод с рекой в период подпоров и разливе паводочных вод происходит процесс берегового регулирования стока и подтопление грунтовых вод, что может привести к увеличению площади сечения грунтовых потоков и к общему повышению уровня грунтовых вод во всем речном бассейне. Все эти факторы ухудшают условия стока с водосборов и способствуют их переобводнению и агрессивному наступлению болот на сушу.
Подпорные явления, в значительной степени, определяемые геоморфологическими условиями — в то же время рельефообразующий фактор. Многолетнее эрозионное воздействие паводочных вод на дно долины в застойной зоне подпора приводит к нивелированию долин рек, что позволяет во многих случаях визуально устанавливать верхнюю границу зоны подпора при гидрографических обследованиях.
Поймы систематически подпираемых рек обычно очень плохо выражены, заторфованы и трудно проходимы. Русла рек под влиянием снижения скоростей течения в зонах подпора интенсивно меандрируют или делятся на многочисленные рукава, а в их устьях интенсивно аккумулируются взвешенные и влекомые наносы, что способствует повышению базисов эрозии рек и ухудшает тем самым их дренирующие свойства.
Подпруживание главными реками вод проток и притоков способствует формированию в низовьях последних озер-соров, занимающих расширенные и пониженные приустьевые участки долин, обильно заполняющиеся весной паводочными водам. В половодье соры представляют собой больших размеров проточные озера. Большая часть соров имеет очень плоское дно, понижающееся к основному руслу реки, которое блуждает по дну озера. По мере спада паводочной волны на главных реках вода из соров постепенно сбрасывается в их русла и соры сильно мелеют, обнажая илистое или песчаное дно. Нередко дно соров покрыто запутанной сетью многочисленных проток с обилием перекатов.
Соры обычно занимают пойменную часть долины, но нередко распространяются и на понижения первой надпойменной террасы. Конфигурация соров, их площадь и глубина определяются морфологическими особенностями долины, характером слагающих ее пород, мощностью подпирающей реки и притока и другими факторами. Наиболее распространены соры в устьях притоков нижней Оби и нижнего Иртыша, а также на широтном участке среднего течения Оби.
Вопрос о формировании депрессионных понижений в низовьях подпираемых рек до сих пор остается спорным. Одни исследователи связывают их образование с новейшими тектоническими движениями, а другие — с протаиванием и проседанием грунта в зонах сплошного и островного распространения многолетней мерзлоты в результате скопления сравнительно теплых масс воды в низовьях притоков. Существует мнение о реликтовом происхождении соров. Ведущей, на взгляд автора, является гидродинамическая гипотеза образования и развития котловины сорового озера.
Определенная роль отводится отложению наносов Обью и Иртышом в своих руслах и на пойме, происходящему с большей интенсивностью, чем рост русловых и пойменных образований в низовьях притоков, что способствует созданию относительного приустьевого понижения на реках второго порядка. Однако очевидно, что необходимым условием образования соров независимо от происхождения их котловин является наличие подпора со стороны главных рек.
В связи с явлениями подпоров следует обратить внимание на возможные последствия создания равнинных водохранилищ в переувлажненных зонах. Основное отрицательное последствие их заключается, прежде всего, в сокращении длины активной речной сети и широком распространении постоянных подпоров, далеко проникающих в речную сеть. Расположение значительных участков течения Оби, Иртыша и их притоков в пределах областей с преимущественным развитием отрицательных форм рельефа служат эффективной предпосылкой для широкого разлива подпираемых плотинами вод крупных рек и их притоков. Местные подпоры, наблюдаемые в настоящее время в определенную часть периода открытого русла, стали бы постоянными в течение всего года, что резко отразилось бы на дренирующей активности всех звеньев речной сети. Дальность проникновения подпоров по притокам будет определяться наряду с характером рельефа также расстоянием устьев притоков от плотин гидроузлов.
Расположение значительных участков течения Оби и многих её притоков в пределах низменностей и в настоящее время является мощным фактором замедления их течения в северных и центральных районах Западной Сибири. Кроме того, широтный участок Оби — это район сложного взаимодействия ее режима с режимом Иртыша. Водохранилище создало бы еще большую, чем подпор Иртышом, предпосылку для задержки стока Оби. Торможение и распластывание обского половодья, наблюдаемые в настоящее время на широтном участке течения за счет частой задержки его водами Иртыша и трансформации паводочной волны обширной поймой, станут еще более существенными и постоянными факторами во все годы [6].
Таким образом, основное последствие создания равнинных водохранилищ в зонах с прогрессирующим заболачиванием — глубокое проникновение подпоров в гидрографическую сеть не создаст условий для мелиорации территории, а, наоборот, обострит и будет интенсивно стимулировать развитие неблагоприятных природных процессов.
Наводнения. Стадия наводнения начинается при переполнении русла, когда вода выходит из берегов. Обычно устанавливают уровень половодья, критический с точки зрения ущерба имуществу и помех человеческой деятельности. Наводнение – значительно более распространенное стихийное бедствие по сравнению с другими экстремальными природными событиями. Наводнения могут происходить как на постоянных, так и на временных водотоках, а также в районах, где вообще нет рек и озер, например в засушливых районах с ливневым типом осадков.
Проблема приспособления человека к наводнениям приобретает особенно сложный характер, потому что наводнения одновременно с негативным воздействием на население и на среду его обитания имеют и положительные стороны. В опасных в отношении наводнений районах нет недостатка воды и плодородных пойменных земель. Попытки разрешить конфликт между необходимостью освоения прибрежных земель и неизбежными убытками от наводнений предпринимались на протяжении всей истории человечества.
В индустриальных обществах XX столетия широко укоренилась концепция многоцелевого использования речных бассейнов, согласно которой уменьшение ущерба от наводнений должно сочетаться с планированием рационального водопользования.
Между имущественным ущербом от наводнений и числом жертв обычно существует обратная зависимость. Общества, которым есть что терять в смысле строительных сооружений, инженерных сетей, транспортных средств, обычно располагают и научно-техническими средствами для обеспечения мониторинга, оповещения, эвакуации населения и ремонтно-восстановительных работ, а все это способствует сокращению числа жертв.
Наводнения наносят ущерб городскому имуществу, включающему постройки всех типов, инженерные сооружения и коммуникации, транспорт, речное хозяйство. Косвенные убытки обычно связывают с последствиями для здоровья людей и общего благосостояния, хотя при этом следует учитывать и такие ценности, как живописность ландшафта, рекреационные возможности и сохранение уголков девственной природы. Нормальная деятельность медико-санитарных служб весьма осложняется вследствие повреждения транспортных средств и инженерных сетей, особенно водопровода.
В результате наводнения возникает опасность заражения и загрязнения местности, вспышек эпизоотии, что может приводить к увеличению заболеваемости населения [8].
В смягчении отрицательных последствий наводнений велика роль прогнозов. Заблаговременность прогноза максимального подъема уровня воды или переполнения русла может колебаться от нескольких минут при ливневых осадках до нескольких часов на малых водосборах в верховьях рек и нескольких суток в низовьях крупных рек. Заблаговременность и надежность оповещения возрастают по мере движения вниз по реке при наличии необходимых сведений о ходе наводнения на вышерасположенных участках.
Большинство развивающихся стран вынуждено полагаться на гораздо более скудные данные, чем нужно для прогноза и оповещения. С наводнениями, вызванными паводками на реках, человек активно борется. Для этого строятся дамбы и плотины, сооружаются водохранилища для сбора паводковых вод, принимаются меры по управлению землепользованием в бассейне рек. Можно привести немало примеров того, как в нашей стране
предупредительными мерами был значительно сокращен ущерб от наводнений.
Основные наводнения, происходившие в Тюменской области рассмотрены в работе А.А. Таратунина (2000) [9].
Причинами наводнений обычно являются интенсивные подъемы воды во время весеннего половодья, часто связанные с заторами льда, смешанного снегодождевого стока, а также в период прохождения паводков, сформированных в результате ливневых и обложных дождей. Большие и катастрофические наводнения на реках рассматриваемого региона за период наблюдений с конца века отмечались неоднократно (1902, 1908-1909, 1914, 1928, 1937, 1941, 1948, 1957, 1966, 1969-1971, 1979, 1981, 1987, 1990, 1993, 1999 гг.) (Приложение 5).
Известно два катастрофических наводнения, происшедших в г. Тобольске в конце XVIII столетия. Первое случилось в 1784 г., в то время вода имела возвышение на самом берегу Иртыша 816 см. Наводнение 1784 г. было так велико, что покрыло весь город.
Подъем воды Иртыша у г. Тобольска в 1784 г. составил 1088-1114 см над нулём графика Тобольского водопоста, что на 123-149 см выше уровня воды 1% обеспеченности. Экстремальная же высота подъема уровня воды самого большого наводнения 1794 г. неизвестна. В двадцатом столетии большие наводнения в бассейне р. Оби были отмечены в 1908, 1912, 1914, 1923, 1941, 1947, 1957, 1970 гг. [9].
Затопление городов, селений и сельскохозяйственных угодий происходит и в настоящее время. Так, например, во время половодья 1970 г. частично затоплялись города Тюмень, Ишим, Ялуторовск, Тобольск и Ханты-Мансийск. Только по двум районам Тюменской области - Тобольскому и Уватскому затоплялось свыше 100 селений. В одном только Вагайском районе были затоплено 74 селения и погибло от наводнения около 4 тыс. га озимых посевов. Ниже рассмотрим описание наводнения, которое наблюдались в 1970-1971 гг. Если на реках бассейна Верхней и Средней Оби в 1970-1971 гг. прошедшие наводнения принесли незначительные ущербы хозяйству (в пределах 111 тыс. долл.), то на реках Иртышского бассейна общий материальный ущерб от затопления в Тюменской области за эти два года составил более 131 млн. долл. [10].
В 1969 г. осень в бассейне Иртыша была дождливой, и почва оказалась сильно увлажненной. Снегозапасы в конце зимы 1969-70 г. превышали обычную норму в 1,5-2 раза. Весной снеготаяние было интенсивным, а главное, одновременным в бассейнах ряда крупных притоков Иртыша - Тобола, Конды, Ишима, Тавды, Туры, Вагая и др. Пик половодья на р. Иртыш у г. Тобольска достиг отметки 891 см (обеспеченность порядка 6%), что на 0,6 м был ниже исторического максимума, а у г. Тюмени на р. Тура - 850 см (обеспеченность - 2%), что на 0,1 м ниже исторического максимума. Во время весеннего половодья в 1970 г. частично затоплялись города Тюмень, Ишим, Ялуторовск, Тобольск и Ханты-Мансийск. Только по двум районам Тюменской области - Тобольскому и Уватскому затоплялось свыше 100 селений. В одном Вагайском районе было затоплено озимых посевов 74 селения, погибло от наводнения около 4 тыс. га. Общий ущерб от наводнения только в Тюменской области составил порядка 107,8 млн. долл. В 1971 г. во время весеннего наводнения на реках Иртышского бассейна в зоне затопления находились города Тюмень, Ялуторовск, Тара, Тобольск, Ханты-Мансийск, Ишим.
Уже в первой половине зимы 1971 г. было ясно, что половодье на всех реках Иртышского бассейна будет высоким. В среднем течении Иртыша до г. Тобольска и на реках Тобольского бассейна значительный подъем уровней начался в середине апреля. Появилась вода на льду, закраины, промоины, отмечались подвижки льда. Вскрытие Иртыша ниже Омска до Увата произошло в конце апреля. Ледоход прошел на средних уровнях без образования заторов [4].
На участке Иртыша от Увата до Ханты-Мансийска максимальные уровни половодья были высокими, на 155-224 см выше нормы, но ниже наивысших уровней прошлого года на 99-117 см.
В Ханты-Мансийске на р. Иртыш максимальный уровень установился только 1 июля 928 см, выше нормы на 156 см. 7 мая вода вышла на пойму, затопила 95% сельхозугодий от всей площади района, а также затопленной оказалась старая часть г. Ханты-Мансийска (Самарово).
Пойма в Ханты-Мансийском районе оставалась затопленной до середины августа. Материальный ущерб от затопления по Ханты-Мансийскому автономному округу составил около 2,2 млн. долл.
В мае и июне 1987 г. в Тюменской области произошло очень сильное
наводнение. На реках Иртыш, Тобол, Тура и Исеть вода вышла из
берегов и образовала обширный разлив. Под угрозой затопления и
разрушения оказались некоторые районы Тобольска, Тюмени, Ханты-Мансийска и ряд более мелких поселений. В результате паводка было повреждено пять железнодорожных мостов, разрушено или повреждено свыше 300 км дорог. Более 500 тыс. га сельскохозяйственных земель было залито водой и опустошено. Ущерб был бы существенно больше, если бы к паводку не стали готовиться заранее, еще в марте. В частности, Тюмень была спасена от затопления в результате срочного сооружения дамбы длиной в 27 км. Искусственный земляной вал помог уберечь от разлива реки и значительную территорию нижней части Тобольска. В тех местах Тюменской области, где подготовка к встрече с паводком проводилась технически и экологически неграмотно, ущерб от стихии был ощутимее. Здесь оказались затопленными многие поселки. В общей сложности свыше 1 тыс. домов, 80 сел и деревень были отрезаны разливом от районных центров. В отдельных местах понадобилась срочная эвакуация людей. Множество небольших плотин, сооруженных без учета размеров стихийного бедствия, также оказалось разрушено.
Готовность нести убытки продолжает оставаться основным способом
адаптации к наводнениям для большинства жителей потенциально затопляемых районов. Очевидно, необходимы специальные меры, для того чтобы побудить к деятельности население и администрацию и выработать общую стратегию управления применительно к данным стихийным бедствиям.
Основные гидроэкологические проблемы в бассейне р. Иртыш и пути их решения. Иртыш относится к одной из величественных рек, протекающих в Сибири. Это река, длиной более 4000 км, с площадью бассейна более 1,6 млн. км2. Она играет важную роль в жизни города Ханты-Мансийска, поражает своей многоводностью, является важнейшей транспортной артерией, и, конечно же, имеет своё неповторимое лицо.
Устойчивое развитие, социально-политическое устройство государства во многом зависят от экологического состояния его территории, а в первую очередь от наличия и качества водных ресурсов, которым в настоящее время придается стратегическое значение.
В силу необходимости исследования процессов поверхностного стока, эрозии и техногенных процессов в их связи с изменением природных, природно-антропогенных и антропогенных ландшафтов речные бассейны становятся наиважнейшим объектом изучения физической, экономической и социальной географии. Изучение речного бассейна с этих позиций позволяет применить новый ландшафтно-бассейновый подход.
Целесообразность бассейнового подхода подтверждается на практике. В последние годы развивается иерархичность и комплексность бассейнового планирования, охватывающая вложенные друг в друга бассейны, субъекты хозяйственной деятельности, властные и общественные институты, роль которых в разработке и реализации планов возрастает. ХМАО - Югра уникальный субъект федерации, где границы административного образования и бассейнов совпадают, исключение - р. Соснинский Еган в Нижневартовском районе (84 км).
Первостепенной задачей является количественная и качественная оценка водных ресурсов, включая поверхностные и подземные воды бассейна р. Иртыш, как крупной водной артерии. Проблема существенно осложняется чрезвычайным разнообразием природно-климатических условий территории, трансграничностью реки. В границах Обь-Иртышского бассейна расположены территории трех государств: России, Казахстана и Китая, при этом Россия занимает 70 % территории нижней и средней части бассейна. Территория бассейна полностью и частично включает 14 субъектов федерации, неравномерно обеспеченных водными ресурсами.
Значение водных ресурсов Иртыша, его притоков и территории всего бассейна, включая подземные воды, невозможно переоценить. От рационального их использования зависит дальнейшее водообеспечение и развитие промышленности, сельского хозяйства и, что еще важнее - сохранение природных ландшафтов, биосферы, здоровья будущего населения.
В начале февраля 1994 г. в Китае начато строительство ирригационного канала Чёрный Иртыш – Карамай длиной более 300 км и шириной 22 м. По сути, речь идёт о повороте русла всей реки. Специалисты разных отраслей забили тревогу: ведь Иртыш протекает не только в Китае, но и в Казахстане, и в России. Уровень протекающего в Китае Черного Иртыша резко понизился, следовательно, иссушение грозит значительной части территории Казахстана и югу Западной Сибири.
Китай, превратив верхнее течение реки в оросительный канал, планирует забрать около 20 % годового стока Чёрного Иртыша – как минимум 2 кубических километра ежегодно, а в перспективе, по оценкам китайских источников, до 4. Именно столько иртышской воды нужно для увеличения продуктивности сельского хозяйства в засушливой Джунгарии, граничащей с Казахстаном [6]. Не избежать последствий и энергетике – останется без воды несколько крупных гидростанций иртышского каскада (Бухтарминская, Шульбинская, Усть - Каменогорская). Вслед за рекой обмелеет Бухтарминское водохранилище, затем и 660-километровый канал Иртыша – Караганда, который снабжает водой промышленный центр Казахстана – Караганду.
Гидроэкологическая ситуация осложняется тем, что в районе г. Омска планируется сооружение гидроузла который может помимо положительной роли (регулирования стока вод) сыграть негативную функцию – явиться аккумулятором загрязнённых вод Иртыша. Проблема распространиться и на средний и нижний Иртыш и нижнюю Обь. Фактически, огромный регион попадает в зону экологического риска. Оценки специалистов Минприроды РФ едва ли оптимистичны: загрязнение и обмеление главного притока Оби, уже начавшееся в связи со строительством нового русла Иртыша в Китае, неминуемо скажется и на ней.
Выход из проблемы существует, в ОАО «НПЦ Мониторинг» намечены основные направления гидроэкологических исследований в бассейне р. Иртыша:
1. Разработать полную, цельную, перспективную программу исследований и последовательность ее выполнения.
2. Разработать методику выполнения исследований с учетом природных и экологических особенностей региона, обязательно предусматривая характер взаимодействия подземного и поверхностного стоков и другие факторы их формирования.
3. Обосновать необходимость выполнения минимального объема полевых работ на опорных участках и отбора проб, с использованием современных методов анализов.
4. Систематизировать и расширить сеть мониторинга, максимально использовать его данные.
левый приток иртыша, город на иртыше, река иртыш,
При стройке Нефтехимкомбината в Тобольске для удобства транспортирования подняли русло Иртыша .Не способствует ли это запору притоков и как следствие заболачиванию Омской иТюменской областей
ОтветитьУдалитьМы - это успешная, оживленно развивающаяся фирма, предлагающая весь комплекс строй услуг. В нашем штате трудятся молодые, но опытные и высококвалифицированные профессионалы различных направлений, что позволяет нам обеспечивать слаженность работы на всех этапах и гарантировать качество результата. В нашей фирмы вам заказать проектирование, разработку дизайна, проведение инженерно-геодезических и инженерно-геологических работ kopicvet, подбор материалов и расчет их цены, а также благоустройство территории и строительство домов «под ключ».
ОтветитьУдалитьЖелание сэкономить при строительстве дома не всегда принимается на финишной прямой. Из чего строить – находится от финансовых возможностей и личных предпочтений. Поэтому минимальный порог расходов будущий владелец определяет с учетом передовых тарифов на материалы и работы kopicvet. Важно припоминать, собственно каркас строения должен быть прочным и имел выдерживать достаточно великие нагрузки при различных погодных критериях. Помимо наружней отделки дома, свои также нужны на внутреннюю отделку и благоустройство.
ОтветитьУдалитьМы - это удачная, динамично развивающаяся фирма, предлагающая весь комплекс строй услуг. В нашем штате трудятся молодые, хотя бывалые и высококвалифицированные специалисты всевозможных направлений, собственно дозволяет нам обеспечивать слаженность работы на всех этапах и гарантировать качество итога. В нашей компании продоставляется заказать проектирование, разработку дизайна, проведение инженерно-геодезических и инженерно-геологических дел kopicvet, подбор материалов и расчет их цены, а благоустройство территории и строительство жилищ «под ключ»shameless
ОтветитьУдалитьРано либо поздно почти любой фанат городской жизни задается вопросом: «А собственно это я тут торчу?» Слоняясь в выходной по пустынному городку, а потом читая в соцсетях доклады товарищей о шашлыках, грибах ну ягодах, бытовом варенье и сидре из собственных яблочек politologa, человеку разумный обязательно придет к идеи: «Эх, а так и я бы возможность». Речь, разумеется, о тех, кто еще не купил дачное поместье.
ОтветитьУдалить