HYDROGRAPHIC CHARACTERISTICS OF THE BASIN STRUCTURE OF THE UMYAK RIVER IN THE TERRITORIES OF THE REPUBLICS OF UDMURTIA AND TATARSTAN

В рамках выполнения научной темы «Исследование условий и характера формирования поверхностного стока на территории Республики Татарстан» ежегодно гидрологи Института проблем экологии и недропользования Академии наук Республики Татарстан обследуют определённое количество бассейнов рек. В течение последнего пятнадцатилетия обследованы речные бассейны 85% территории республики. Результаты показывают значительные изменения в характере переформирования стока рек по всей территории Республики Татарстан, обусловленные изменяющимися под воздействием природных и антропогенных факторов воздействия условиями. Получены новые и обновлены уже имеющиеся в базе данных автоматизированной системы оценки водных ресурсов Республики Татарстан (БД АСОВР) параметры порядка 6000 рек. В 2024 г. было обследовано 410 рек бассейновых структур 8 притоков первого порядка Вятки, протекающих по территории Республики Татарстан, самым большим из которых является река Умяк.

 Поскольку упоминание о реке Умяк вошло во второй том гидрологической изученности СССР 1966 г., составленной по данным на 1 января 1963 г., река оказалась в списках Государственного водного реестра Российской Федерации, где зарегистрирована под кодом 10010300612111100040547

Исследование реки Умяк проводилось по бассейновому принципу, то есть с обязательным обследованием состояния как основной реки, так и всех её притоков. Река Умяк является источником водоснабжения для 55 населённых пунктов (12 сёл, 40 деревень и 3 посёлка), расположенных в её бассейне. Средняя плотность населения в бассейне составляет 9,5 чел./км2, при площади водосбора 1274 км2. Населённые пункты расположены на водосборной площади только 11 (из 19) притоков I-го порядка. Водные ресурсы речной сети используются в большей степени на орошение, и поскольку в летнюю межень реки становятся маловодными, люди вынуждены запасать воду в прудах. В последние годы количество прудов растёт экспоненциально, что снижает расходы воды в реках. Таким образом, целью исследования, обусловленного необходимостью наличия достоверных данных для планирования развития территории, явилось обновление сведений о балансе речных вод с последующей оценкой динамики происходящих изменений формирования стока в пространстве и во времени.

Река Умяк — 64«а» левый приток Вятки, впадающий на расстоянии 45,0 км от устья и протекающий по Можгинской возвышенности

Общая протяжённость всех рек бассейна реки Умяк составляет 869,2 км. Питание рек смешанное. Гидрологический режим характеризуется высоким половодьем и низкой меженью. Средний многолетний слой годового стока в бассейне составляет 103 мм, слой стока половодья 71 мм. Половодье начинается в конце марта. Замерзает река в начале ноября. Средний многолетний меженный расход воды в устье равен 1,76 м3/сек. Левобережье реки сильно залесённое, где отдельными участками представлены темнохвойные елово-пихтовые леса. Населённые пункты располагаются преимущественно на правом берегу. Для нижнего течения реки характерно сильное меандрирование руслового тальвега. Средний уклон реки 1,1 м/км, ширина русла в среднем течении 6–10 м, в нижнем — 12–20 м. В начале XX в. р. Умяк выполняла роль сплавного канала. Жители с. Нынек, расположенного на 86 км от устья, помимо земледелия, занимались лесозаготовкой и лесосплавом.

Регион исследования относится к Елабужско-Предкамскому эрозионно-равнинному району сосновых лесов лесной провинции Вятско-Камской возвышенности с поднимающимися до 220 м водоразделами; средняя высота около 120 м. Район расположен в западной части восточного Предкамья на восточном склоне Северо-Татарского свода в пределах Русской платформы. В тектоническом отношении район расположения бассейна р. Умяк пересекает ряд пермских структур, которые оказали серьезное влияние на формирование современного рельефа. Наиболее распространены отложения верхнеказанского подъяруса, представленные красноцветами белебеевской свиты. Наиболее высокие водоразделы Вятки сложены преимущественно коричневыми по цвету породами первой свиты татарского яруса, представленными алеврито-песчаниковыми отложениями с мощными пачками песчаников, с прослоями доломитовых мергелей, глин и доломитов. Пятнами и полосами вдоль долин рек распространены третичные отложения, представленные аллювиальными песчано-галечниковыми и песчано-глинистыми, озеро-болотными алеврито-глинистыми и глинисто-суглинистыми породами. По хорошо разработанным долинам рек распространены четвертичные отложения, что обусловливает высокую степень густоты овражно-балочной сети — 0,5 км/км2. Кроме современных пойменных песчано-суглинистых отложений, широко распространены нерасчлененные породы средне-нижнечетвертичного возраста

Климат умеренно-континентальный, характеризуется сравнительно резкими территориальными колебаниями климатических показателей. Средние температуры января изменяются от -14°С до -14,5 °С, июля — от 19° С до 19,5 °С. Годовое количество осадков составляет 480–530 мм. Высота снежного покрова 40–45 см. Территория дренируется подрусловыми течениями Вятки. Средняя густота речной сети 0.48 км/км2 — наибольшая в РТ. В поймах рек располагаются множественные старичные озера и болота

Для района характерна оподзоленность почв. Наиболее распространенными являются светло-серые лесостепные почвы, развитые на элювиальных и лессовидных перигляциальных и делювиальных суглинках с выщелоченными карбонатами. Мощность гумусового горизонта 16–22 см. Гумусовый горизонт имеет светло-серую окраску и невыраженную структуру. Карбонатный горизонт часто сразу переходит в материнскую породу, вследствие чего почвы отличаются повышенным вскипанием. На северо-западе района на отложениях высокой вятской террасы развиты дерново-подзолистые почвы, сильно и слабоподзолистые разности.

Естественная растительность представлена лесами и лугами, особенно широко распространены различные виды пойменных лугов. На песчаных отложениях террас широко распространены сосновые леса. На водоразделах часты массивы лесов из ели, пихты и мелколиственных лесов. Средняя лесистость территории 14,9%. Небольшими участками встречаются темнохвойные леса из ели и пихты. В долине Камы сохранились сосновые леса. Исследуемая территория выделена в Елабужско-Предкамский возвышенный ландшафтный район с Приуральскими широколиственно-пихтово-еловыми, сосново-широколиственными, сосново-травяными лесами на светло-серых лесных и дерново-подзолистых почвах. Район относится к бореальной подтаежной ландшафтной зоне. Таким образом, всё левобережье реки представляет собой лесной массив

Интенсивность подземного питания практически всего бассейна р. Умяк колеблется на достаточном уровне — 1–5 л/с*км2. Предположительно, величина модуля подземного питания в бассейнах рек исследуемого региона увеличивается, то есть потенциально речной сток сохранит свою водность, что обусловлено особенностями тектонического строения местности и наличием крупных водоносных горизонтов, сток которых имеет субмеридиональную направленность и осуществляется по осевым зонам разломов от границ подвижного смыкания фундаментов Северо-Татарского Свода и по определению богатого подземными водами Камско-Бельского авлакогена, а также Сарайлинского авлакогена, разгружающихся по Алтунино-Шунакскому, Баганинскому, Пичкасскому, Сарайлинскому разломам кристаллического фундамента и имеющих множество выходов посредством сети разломов второго порядка на подстилающую поверхность

Таким образом, сток малых рек любой территории во многом зависит от местных геолого-географических условий, которые можно назвать автохтонными факторами. Различного рода водохозяйственные мероприятия, проводимые на водосборных ландшафтных пространствах, вносят внешние привнесённые изменения в гидрологический режим попадающих под влияние водных объектов. Оценить происходящие изменения гидрологических параметров малых рек можно на основе надежного определения основных стоковых характеристик, таких как расходы воды (Q, м3/сек); объем стока воды (W, м3); модуль стока (М (q), м3/сек*км2); слой стока (h, мм); уровень (H, см). Важнейшая и определяющая все остальные значения является величина измеренного расхода воды, которая обусловлена огромным числом факторов, степень влияния каждого из которых предсказать практически невозможно. По этой причине в качестве отправной точки используются измеренные расходы воды, определяющиеся на месте исследования в период летней межени. Измерения производили в местах впадения притоков.

Для вывода данных на график используется метод графического осреднения. По уравнению линии тренда, отражающего зависимость суммарной длины речной сети на данный створ и измеренного расхода в этом створе, рассчитаны расходы воды по длине реки. Полученные графические данные дают возможность производить расчёты расходов воды в любой заданной точке по длине реки, что является ценным инструментальным модулем при проектировании локальных и линейных объектов как на речном водосборе, так и для расчёта попусков русловых прудов и регулирования режима водопользования в целом.

Поскольку условия подземного питания смежных бассейнов рек Анзирка и Умяк аналогичны, то для построения кривой обеспеченности расходов воды и определения переходных коэффициентов, необходимых для расчёта значений 50%, 75%, 95% обеспеченности реки Умяк использовали данные поста-аналога Анзирка-Яковлево (№ 76646). В результате сопоставления значений натурных измеренных расходов воды по длине реки с данными поста гидрометеорологической службы были рассчитаны величины обеспеченных меженных расходов. Для реки Умяк величины расходов воды расчётных обеспеченностей представлены в таблице 1.

Слой меженного стока для 50% обеспеченности по всему бассейну составил 40-60 мм. Все расчеты расходов воды, слоя и модуля стока по длинам обследованных рек приведены для августа, как наиболее маловодного месяца года. Переход от расходов августа к расходам средним меженным для 50% обеспеченности, сделанный с помощью коэффициентов, находится в пределах точности получения исходных материалов при гидрометрической съемке, и, следовательно, расходы августа можно принять равными средним меженным расходам.

Помимо гидрологической съёмки, были проведены работы по исследованию гидрохимического фона речной воды. По результатам вычислений индекса загрязнения вод (ИЗВ) установлено, что воды реки Умяк соответствуют IV классу качества воды (загрязненные), вода притока Куклюк отнесена к VI классу качества вод, что свидетельствует о высоком уровне загрязнения его вод

В бассейне насчитывается 102 пруда суммарной площадью водного зеркала 186,94 га. Из них 86 прудов (152,59 га) построено на территории Республики Удмуртия и 16 (34,35 га) — на территории Республики Татарстан.

Как и большинство равнинных рек русской равнины, река Умяк сильно меандрирует, за счёт изгибов основного русла длина реки изменяется. Так, по измерениям, представленным в гидрологической изученности 1963 г. длина реки Умяк составляла 85,0 км, последняя дешифровка космических снимков показала длину 96,5 км; длина изменилась за счёт увеличения извилистости основного русла особенно в устьевой зоне при пересечении обширного участка суперсубаквального пойменного ландшафта озёрно-аллювиальной низины затапливаемой части правобережья долины Вятки

Ежегодно заливаемые участки поймы осложнены постоянными процессами выравнивания рельефа, вызываемого диффузным движением водных масс и количественной разностью выносимого рекой твёрдого стока. Река в таких условиях, в поисках путей наименьшего сопротивления, обходя препятствия в виде новых дислокаций наносов, начинает усиленно меандрировать, за счёт чего общая длина русла увеличивается

Обладая достаточным грунтовым питанием в летний меженный период, превышающим поверхностный сток, воды бассейна р. Умяк, согласно комплексной оценке качества воды, соответствуют IV классу, что характеризует их как «загрязненные». Они обладают значительной антропогенной нагрузкой, богатые биогенами на уровне a-мезотрофии и эвтрофии. Экосистемы с такими водами характеризуются избыточным развитием высшей водной растительности и фитопланктона, большой вероятностью вторичного загрязнения и небольшим разнообразием донных сообществ. Практическое использование этих вод для рекреации и рыбоводства имеет ограничения по санитарно-гигиеническим нормам.

Экологическая роль малых рек проявляется в том, что именно они, дренируя большую часть водосборов, определяют во многом водность, качество, режим и другие показатели более крупных водотоков. Уязвимость малых рек из-за их размеров и невысокой способности противостоять длительному воздействию разносторонней хозяйственной деятельности ведет к их качественным и количественным изменениям. Это обстоятельство позволяет считать малые реки индикатором экологического состояния не только водосборных площадей, но и природно-экономических регионов в целом. Таким образом, полученные впервые в XX в. результаты исследования малоизученных водотоков, в том числе р. Умяк, обеспечивают информационную базу, необходимую для расчётов потенциальных нагрузок на осваиваемую территорию и предупреждения негативных экологических ситуаций.