Поиск

Водный режим рек и заболоченных пойм
17.08.2015

Реки не только влияют на водный режим пойм, но играют огромную роль в формировании их рельефа и почв и часто несут большое количество наносов с водами весенних и летних паводков в осушительные каналы.
При мелиорации заболоченных пойм реки являются водоприемниками осушительных систем как при самотечном, так и механическом отводе воды с осушаемой территории.
Кроме того, реки-водоприемники должны служить и для обогащения пойм питательными веществами путем регулирования паводкового затопления, а также подачи воды для увлажнения пойм в вегетационный период.
Реки заболоченных пойм автор делит на два типа: реки заболоченных древнеозерных пойм и заболоченных пониженно-равнинных пойм, Реки первого типа отличаются меандрированием в плане, сильным заилением, зарастанием и заторфовыванием русла, большими коэффициентами шероховатости, неравномерностью поперечных сечений, малыми скоростями и небольшой пропускной способностью русла. Пропускная способность этих рек сильно уменьшается перегораживающими сооружениями (заколами для рыбной ловли, остатками мельничных плотин, мостами, гидростанциями и т, д.). Вследствие неудовлетворительной пропускной способности русла эти реки не могут своевременно отвести паводковые воды, поэтому паводки растянуты и поймы длительное время затоплены. В летний, вегетационный, период уровни воды в русле стоят высоко, почти вровень с берегами, вызывают подпор и повышение уровня грунтовых вод на пойме. В период летне-осенних дождей из-за слабой пропускной способности русла и высокого стояния грунтовых вод летне-осенние паводки выходят из берегов. Такой водный режим рек приводит почти к постоянному затоплению пойм и высокому стоянию грунтовых вод на них, а это создает условия для заболачивания пойм (рис. 3).

Водный режим рек и заболоченных пойм

Реки второго типа характеризуются хорошо выраженными поперечными сечениями с большой пропускной способностью, достаточными естественными уклонами и слаборазвитыми процессами зарастания русла, большими паводковыми расходами, проходящими с высокими пиками (Днепр, Ока, Клязьма, Москва, Волхов, Северная Двина и др.). Ho эти реки могут вызывать избыточное увлажнение, заболачивание пойм недопустимо продолжительным затоплением паводковыми водами или подтоплением вследствие постройки на них шлюзов, мостов, гидростанций.
Реки первого типа регулируют как водоприемники осушительных систем путем спрямления, углубления и расширения русла, уменьшения его шероховатости, устранения подпоров от сооружений. Реки второго типа при мелиорации пойм не регулируют. Воду из осушительной сети отводят насосными станциями или сбрасывают самотеком в нижний бьеф плотин, шлюзов и других подпорных сооружений.
В районах центральной нечерноземной полосы нет рек и заболоченных пойм, на которых не сказалось бы влияние деятельности человека.
Использование рек для судоходства, лесосплава, устройства мельничных плотин, путевых гатей, запруд и язов, освоение водосборов — все это изменило и постоянно меняет режим рек и их пойм. На многих реках проводились регулировочные работы для предварительного осушения пойм и улучшения их растительного покрова при использовании под луга и пастбища.
Поперечные сечения заболоченных рек очень разнообразны по своей ширине, глубине, устойчивости продольного профиля. Разнообразие в размерах поперечных сечений реки, прослеживаемое даже на рядом расположенных друг от друга участках реки, объясняется большой неравномерностью движения меженных и паводковых вод, неодинаковым составом грунтов, воздействием грунтового потока, выклинивающегося в разных местах и разрушающего откосы русла, подпорами от сооружений, заилением и зарастанием русла, протекающим весьма быстро вследствие обилия питательных веществ, тепла, света, влаги. Несмотря на разнообразие очертаний и размеров поперечных сечений русла, они имеют корытообразное очертание.
Скорости течения воды заболоченных рек изменяются в широких пределах: от почти нулевых в меженное время до максимальных (2—3 м/с) в паводковый период.
Расходы заболоченных рек минимальны в бытовые периоды, когда река питается главным образом грунтовыми водами, и максимальны в весенние паводки при поступлении вод от снеготаяния, На многих реках наблюдаются высокие летние, осенние паводки, проходящие с большими уровнями и часто в течение продолжительного времени затопляющие поймы.
Водный режим заболоченных пойм отличается от прилегающих к ним водоразделов и склонов особой сложностью и разнообразием. В образовании водного режима могут участвовать выпадающие на поймы атмосферные осадки, паводковые воды, стекающие с водосбора поверхностные, грунтовые, грунтово-напорные и фильтрационные воды рек и водохранилищ.
С водным режимом пойм тесно связаны пищевой, воздушный, температурный режимы почв, интенсивность и характер микробиологических процессов. Продолжительное затопление, высокие уровни грунтовых вод и избыточная влага в почве задерживают производство сельскохозяйственных работ, время наступления «спелости» почвы. При мелиорации и освоении пойм необходимо знать количество, состав и температуру поступающей на пойму воды для регулирования продолжительности весеннего паводкового затопления, недопущения затопления поймы летними и осенними паводковыми водами, понижения уровня грунтовых вод на необходимую глубину в течение заданного времени и создания в почве оптимальной влажности в разные периоды вегетации растений.
На каждой пойме следует выявить все виды вод, участвующих в формировании водно-воздушного, пищевого, термического режимов пойм, и в соответствии с ними определить характер гидромелиоративных мероприятий. Ho решение этой задачи часто встречает значительные трудности.
На всех заболоченных поймах ведущая роль в формировании водного режима принадлежит весенним паводкам. Они затопляют поймы, повышают уровень воды в реках, подпитывают и поднимают уровень грунтовых вод и приносят с водосбора основную часть минеральных и органических веществ и микроорганизмов.
Делювиальные воды поступают со склонов, имеющих слабоводопроницаемые грунты, и вызывают опасные для сельскохозяйственного освоения пойм летние и осенние паводки. Делювиальные воды откладывают на пойме смываемые с водосбора почвы, а на некоторых участках формируют сосредоточенные конусы выноса. Конусы выноса создают естественные плотины, ухудшающие условия движения вод по пойме. Эти наносы заиливают русла рек, резко снижают их пропускную способность и поднимают грунтовые воды.
В заболачивании пойм могут участвовать грунтовые и грунтово-напорные воды, имеющие пластовые или сосредоточенные выходы в притеррасье или на других участках. Продолжительные и интенсивные атмосферные осадки, выпадающие на пойму, способствуют подъему грунтовых вод или застаиваются на поверхности при плохо фильтрующих грунтах; они увеличивают летние и осенние паводки.
Водный режим рек заболоченных пойм нечерноземной, полосы изменяется в течение года из-за неравномерного состояния, разной интенсивности и продолжительности стока с водосбора. Весенние паводки проходят в разные cpoки с неодинаковыми подъемами уровня и различной продолжительностью, иногда с несколькими подъемами и спадами уровней в зависимости от интенсивности и продолжительности снеготаяния, выпадающих дождей в период половодья, ширины поймы и ее рельефа и высоты береговых валов реки.
Паводковые воды поднимаются выше бытового ypoвня рек (на Дубне и Клязьме до 450 см, на Яхроме и Сестре до 600 см). Наивысший подъем уровня воды в реке (пик паводка) происходит в разное время. Например, на р. Кудьме с 1935 по 1955 г. он наблюдался от 28 марта до 27 апреля. На р. Дубне пойма затапливалась паводковыми водами в течение 15—55 дней; в верховье пойменного расширен (у с. Константиново) продолжительность затопления была 15—20 дней, а в конце расширения (у д. Сущево) до 55 дней. За заболоченным пойменным расширением у д. Сущево продолжительность затопления поймы сокращалась 25 дней. Половодье заканчивалось в конце мая — начале июня.
Летне-осенние паводки наблюдаются на реках, имеющих малооблесенные водосборы со слабо фильтрующими грунтами, большими уклонами, и образуются от затяжных дождей или быстрого стекания ливневых вод с водосборов. Подъемы уровней воды в результате этих паводков достигают на рр. Дубне 340 см, Сестре 380 см, Оке 600 см. При облесенных водосборах с хорошо фильтрующими грунтами и широких заболоченных поймах летне-осенние паводки выражены значительно слабее или их не бывает.
Расходы воды в реках заболоченных пойм при незарегулированном стоке распределяются в течение года так же неравномерно, как и уровни.
Грунтовые воды поступают на поймы с водосбора в виде грунтовых и грунтово-напорных потоков или образуются на месте за счет насыщения грунтов фильтрационными, паводковыми и атмосферными водами. Режим грунтовых вод заболоченных пойм зависит от их происхождения.
В зимний период уровни грунтовых вод обычно стоят низко. Перед весенними паводками уровень грунтовых вод повышается, так как почва оттаивает и насыщается талыми водами. В паводок пойма покрывается водой и уровень грунтовых вод достигает поверхности. После паводка и освобождения поймы от поверхностных вод, понижения уровня воды в реке грунтовые воды в пойме понижаются под влиянием оттока, транспирации и испарения, достигая летнего минимума. При интенсивных и затяжных дождях возможны резкие подъемы грунтовых вод.
Влажность почвы и количество воздуха в ней тоже зависят от уровня грунтовых вод: чем он выше, тем больше влаги и меньше воздуха содержит почва. Наименьшие колебания влажности наблюдаются у поверхности грунтовых вод, наибольшие — в верхнем горизонте почвы.
Распределение влажности в почве по глубине и по времени изменяется в зависимости от глубины осушения, окультуренности и освоения почвы. Значительно отличается характер распределения влажности по почвенному профилю пахотного и подпахотного горизонтов, а также на участках, занятых многолетними травами и пропашными культурами.