1. Введение

Глобальные и региональные тенденции изменения гидрографии и водности малых рек в последние десятилетия повсеместно проявляются на всей территории Республики Татарстан. Особый научно-практический интерес в этом отношении представляет регион Предкамья. Данная территория характеризуется интенсивным хозяйственным освоением и динамичной трансформацией структуры поверхностного стока. При этом река Вятка служит естественной географической границей, разделяющей Западное и Восточное Предкамья, каждое из которых обладает уникальными физико-географическими и ландшафтными условиями формирования речной сети [2].

Целью настоящего исследования является современная комплексная оценка ключевых гидрологических характеристик, водных ресурсов и геоморфологических особенностей бассейна реки Лубянка, расположенного в зоне сочленения разнородных административно-территориальных и структурно-геологических элементов. Данный водоток представляет собой один из восьми левых притоков первого порядка, впадающих в реку Вятку на территории Республики Татарстан. Изучение бассейна Лубянки позволяет выявить общие закономерности гидрологического режима малых рек региона, функционирующих в условиях современного изменения климата и изменчивой антропогенной нагрузки.

Для достижения поставленной цели в рамках работы последовательно решены задачи по:

- верификации актуальных морфометрических параметров речной системы;

- расчету элементов сезонного водного баланса;

- анализу геоморфологических условий дренирования водоносных горизонтов;

- ретроспективному сопоставлению ведомственных гидрографических баз данных.

Настоящая работа направлена на ликвидацию дефицита актуальной гидрологической информации по малым притокам бассейна Вятки и призвана стать основой для рационального планирования локального водопользования.

2. Методы и принципы исследования

Методика исследования базируется на сопряжении многолетних экспедиционных натурных обследований, архивных фондовых материалов гидрологической изученности и современных геоинформационных технологий пространственного анализа. Сбор первичных гидрологических и геоморфологических данных осуществлялся непосредственно в границах водосборного бассейна реки Лубянка. Полевые кампании реализованы с использованием стандартных гидрометрических приборов для измерения скоростей течения, глубин и геометрических параметров русла.

Камеральный этап исследований и построение цифровой модели бассейна реализованы в среде современных геоинформационных систем с использованием пространственных данных дистанционного зондирования Земли высокого разрешения (0,5–30 м на пиксель), в частности, платформы-агрегатора Google Earth Pro, использующей данные как государственных программ (NASA, ESA), так и коммерческих спутниковых операторов. Был охвачен период с 2018 по 2025 гг.

Геоморфологический анализ условий формирования стока опирался на оценку геологического строения территории, сложенной казанским и татарским ярусами пермской системы. При этом учитывалось, что тальвег реки, протекающей по возвышенной равнине с выраженным овражно-балочным расчленением, имеет глубокий врез, достигающий базиса эрозии. Для корректного сопоставления разнородной информации пространственная привязка векторов гидрографической сети и точек натурного мониторинга осуществлялась путем наложения расчетных контуров на актуальные цифровые карты административно-территориального деления регионов с последующей статистической обработкой и обобщением результирующих показателей. Информационной основой для ретроспективного анализа динамики гидрографической сети и верификации номенклатуры водных объектов послужили официальные исторические и современные ведомственные базы данных. Сопоставительный анализ современных полевых данных с архивными фондами реализован на базе комплексных региональных гидрографических справочников «Водные объекты Республики Татарстан» изданий 2006 и 2018 годов, что позволило обеспечить высокую степень достоверности итоговых оценок современных тенденций изменения гидрологических и геоморфологических характеристик исследуемого бассейна [3], [4].

Расчет расходов воды по длине реки осуществлен на основе величины площади водосбора через слой стока (метод гидрологической аналогии). Значения обеспеченного слоя стока (в мм) определялись по данным опорных пунктов наблюдений УГМС на реках-аналогах со сходными физико-географическими условиями: р. Анзирка — с. Яковлево, р. Тойма — с. Гусевка, р. Нурминка — с. Кукмор.

Расчет расхода воды (Q, м³/с) для каждого расчетного створа производился по стандартной формуле:

или через модуль стока: (Q = q F)

где Y — обеспеченный слой стока реки-аналога, м; F — площадь водосбора расчетного створа; [T] — расчетный период времени, с.

3. Основные результаты

Тенденция изменения гидрографии и водности малых рек повсеместно проявляется на территории Республики Татарстан. Не является исключением и регион Предкамья, площадью более 20,0 тыс. км2 северной части междуречья Волги и Камы территории республики. Река Вятка служит границей Западного и Восточного Предкамья. Район исследования левобережной приточности Вятки находится в западной части Восточного Предкамья, на восточном склоне Северо-Татарского свода, расположенного в пределах Русской Платформы [2].

Река Лубянка один из восьми левых притоков первого порядка, впадающих в Вятку на территории Республики Татарстан на расстоянии 57,0 км от устья [3]. Длина реки составляет 56,1 км, в пределах территории Республики Татарстан 43,4 км, не считая той её части, где река служит естественной границей с Удмуртской Республикой. Площадь водосбора 277,81 км2 (рис. 1). Бассейн Лубянки расположен на территории Кизнерского и Граховского районов Удмуртской Республики и Кукморского муниципального района (м.р.) Республики Татарстан. Берёт начало в 1 км юго-западнее д. Айдуан-Чабья Кизнерского района Удмуртской Республики, устье расположено у с. Лубяны Кукморского м.р. Республики Татарстан. Модуль подземного питания составляет 3,0–5,0 л/сек км2. Гидрологический режим характеризуется высоким половодьем и низкой меженью. Средний многолетний слой годового стока в бассейне составляет 116 мм, слой стока половодья 74 мм. Половодье начинается в конце марта. Замерзает река в начале ноября. Средний многолетний меженный расход воды в устье равен 0,40 м3/сек. Вода в реке мягкая (1,5-3,0 мг-экв/л) весной и умеренно жесткая (3,0–6,0 мг-экв/л) в межень. Общая минерализация 200–300 мг/л весной и 500–700 мг/л в межень. Водные ресурсы реки используется для хозяйственно-бытовых целей.

В основе поймы верхнего и среднего течения Лубянки лежит водоупорный локально-водоносный плиоценовый терригенный горизонт. Нижнее течение Лубянки принадлежит водоносному нижнеказанскому карбонатно-терригенному комплексу. Четвертичные отложения в пойме Лубянки представлены аллювиальными нерасчлененными отложениями, песками, супесями, суглинками, ниже гравием и галькой. С геологической точки зрения бассейн реки сложен казанским татарским ярусом пермской системы. Тальвег реки, протекающей по возвышенной равнине, расчленённой оврагами и многочисленными пологими вершинами водоразделов, имеет глубокий врез, достигающий базиса эрозии и обусловливающий надёжную обеспеченность подземным питанием в периоды межени.

Впервые официальные сведения о Лубянке появились в справочном пособии серии материалов Гидрометеорологической службы под названием «Ресурсы поверхностных вод» 1966 г. издания, в списках которого фигурируют река Лубянка и её приток река Сарамачка [5]. Издание Гидрологической Изученности (ГИ) явилось основой «Государственного водного реестра Российской Федерации» (ГВР РФ), причём сведения о водных объектах, загруженные в интернет в 2011 г., в дальнейшем не обновлялись [6]. Таким образом, Лубянка, как речной подбассейн Вятки Камского бассейнового округа, занесена в перечень рек ГВР РФ под кодом 10010300612111100040523. По категориям водохозяйственного районирования является участком Вятки от г. Вятские Поляны до устья. Данные Базы Данных Автоматизированной Системы Оценки Водных Ресурсов (АСОВР) Республики Татарстан начали публиковать в бумажном варианте с 2003 г. [7]. Дополненные и постоянно обновляемые сведения о реках и других типах водных объектов, расположенные в пределах бассейнов рассматриваемых рек, позже были опубликованы в гидрографических справочниках «Водные объекты Республики Татарстан» в 2006 г. и 2018 г [3], [4].

Первоначально для записи порядковых номеров притоков использовали единую нумерацию самого первого обобщенного списка рек Республики Татарстан 1959 г., но с появлением обновлённых сведений, откорректированных по новейшим натурным и компьютерным измерениям, была введена система двойной нумерации, когда рядом с новым порядковым номером в скобках вписывается номер водотока, который он имел в предыдущем издании [8]. Основой для получения обновлённой морфометрической информации в настоящее время является метод дистанционного зондирования земли с использованием космических снимков. Набор встроенных инструментов использующейся кроссплатформенной геоинформационной системы Quantum GIS, снабжённой специализированными расчётными модулями, позволяющими не создавать дополнительные коды, и предназначенными для ведения, редактирования, визуализации, анализа и публикации геопространственной информации, а также дешифровки космических снимков сиcтем QGIS и Google Earth Pro в разных временных проекциях, позволяет достоверно проводить анализ ситуации на месте исследуемых оперативно территориальных единиц, включающих водные объекты. Метод дистанционного зондирования позволяет определять координацию всех водных составляющих в структуре бассейнов, оценивать степень их гидродинамического взаимодействия, рассчитывать водный баланс, определять доли подземного и поверхностного питания, оценивать степень экологического ущерба при нарушении природного баланса водообмена на водосборах, фиксировать наличие искусственных каналов и их гидротехнического оснащения. Для получения количественных характеристик водных ресурсов обязательным является набор данных измеренных расходов воды и использующихся для корректировки данных гидрологических постов ФГБУ УГМС РТ.

С учётом естественного процесса меандрирования равнинных рек и более точных современных методов измерений изменяются морфометрические параметры рек (табл. 1).

Увеличение длины русла р. Лубянка на 18,6 км за 20-летний период было выявлено путем совмещения и сопоставления архивных картографических материалов и современных космоснимков сверхвысокого разрешения в ГИС-среде QGIS. Дифференциация факторов показала, что данный прирост обусловлен синергетическим эффектом технологических изменений и естественных русловых процессов в соотношении 23% и 77% соответственно. Методическая составляющая, на долю которой приходится 4,3 км прироста, имеет камеральный характер и связана с ликвидацией эффекта картографической генерализации, поскольку используемые ранее мелкомасштабные топографические карты неизбежно сглаживали микроизгибы русла. Современная высокоточная векторизация по пространственно привязанным космоснимкам Google Earth позволила учесть элементы русловой сети с шагом в несколько метров, что инструментально уточнило измеряемую длину. Остальные 14,3 км прироста отражают реальную гидроморфологическую динамику речного русла, поскольку р. Лубянка обладает признаками равнинной реки, пролегающей в пределах легкоразмываемых песчано-глинистых и аллювиальных отложений поймы. За последние два десятилетия на фоне климатических флуктуаций зафиксирована активизация процессов боковой эрозии, что привело к интенсивному развитию свободного меандрирования, увеличению амплитуды излучин, формированию новых русловых петель и закономерному росту коэффициента извилистости реки.

Левобережье Вятки представляет собой затапливаемую пойму (полое) с хорошо развитой системой водоёмов староречья, гидравлически связанных друг с другом, и с подрусловыми грунтовыми горизонтами, и с главной принимающей дреной Вятки. Устьевая часть Лубянки гармонично вписывается в данную водную структуру, поэтому не впадает в Вятку под прямым углом, а выводит воду по касательной. В районе учебно-опытного Лубянского лесхоза русло реки раздваивается, образуя небольшой рукав, впадающий в Вятку на 0,4 км ниже по течению. Отношение длины реки к кратчайшему расстоянию между истоком и устьем, называемое коэффициентом извилистости, для Лубянки составляет 2,2, что превышает обычные средние значения по территории республики. К 2003 г. отмечались притоки не выше второго порядка лишь у 2 водотоков Лубянки. За исключением р. Сарамачка, протяжённостью 15,8 км, длина остальных притоков первого порядка не превышала 5,6 км. По последним данным, Лубянка принимает 8 притоков первого порядка, протяжённостью 0,8-21,6 км. Cуммарная длина речной сети бассейна Лубянки составляет 130,6 км (табл. 2).

За двадцать лет вдвое возросло количество притоков второго и третьего порядка. Соответственно с увеличением количества притоков растёт величина речного стока (рис.2).

По уравнению линии тренда, отражающего зависимость суммарной длины речной сети на данный створ и измеренного расхода в этом створе, рассчитаны расходы воды по длине обследованных рек.

Поскольку водные ресурсы Лубянки в основном используется для хозяйственно-бытовых целей, на основной реке построено 4 русловых пруда, общей площадью водного зеркала 94,91 га. Первоначально пруды создавались в целях контроля интенсивности паводка. Самый большой «Верхний пруд» относится по классификации В. Мишона к «очень большим», его площадь составляет 58,5 га, также к «большим» отнесен пруд площадью водного зеркала 29,2 га, 2 пруда с площадями водного зеркала 2 га и 10 га относятся к категории «средних» [9]. В общей сложности в бассейне Лубянки насчитывается 13 прудов суммарной площадью водного зеркала 111,0 га, из которых 9 прудов суммарной площадью водного зеркала 19,6 га построено на территории Удмурдской Республики и 4 с суммарной площадью 91,4 га на территории Республики Татарстан (табл. 3). Рядом с порядковым номером притока в скобках вписан номер водотока, который он имел в издании 2003 г. Если в программе Google Earth Pro отмечен вновь появившийся приток, которого не было в справочнике 2003 г., то рядом с его порядковым номером в скобках стоит прочерк.

Интенсивность подземного питания практически всего водосборного бассейна р. Лубянка характеризуется повышенными значениями 1,01–3,0 л/(с*км2). Лишь несколько участков межприточного пространства основной реки в верхнем течении имеют значения 5,01–10,0 (очень высокие), а в устье Лубянки значения на уровне 3,01–5,0 л/(с*км2).

В бассейне Лубянки множество родников, 80% лесистости представлены сосновыми лесами, отсутствуют промышленные предприятия. Констатируется наличие в воде обитателей чистых вод хариуса и речного гольяна. В бассейне Лубянки насчитывается 8 населённых пунктов (3 села на территории РТ и 5 удмуртских деревень) с общим числом населения около 2200 человек, активно занимающихся сельским хозяйством. Самый крупный населённый пункт бассейна с. Лубяны (1566 чел), расположенное на стыке границ Республики Татарстан и Удмуртской Республики.

Согласно Постановлению СМ ТАССР от 24.04.1989 № 167 «О признании природных объектов памятниками природы регионального значения (с изменениями на 29.12.2005) является памятником природы регионального значения «Река Лубянка» (6 км, 200-метровая охранная зона) [10].

Единственным и самым протяжённым из притоков Лубянки, занесённым в перечень рек ГВР РФ под кодом 10010300612111100040530, является река Сарамачка, впадающая в неё на расстоянии 10,2 км от устья. Современная длина реки составляет 21,6 км (в пределах РТ 1,6 км в нижнем течении), что позволяет отнести её к категории «самые малые реки» (А.Т. Горшкова и др., 2017). Река берёт начало в Кизнерском районе Удмуртской Республики северо-восточнее урочища Русский Сарамак и юго-западнее с. Бемыж. Устье реки располагается в 1,7 км восточнее с. Лубяны Кукморского м.р. Республики Татарстан. Коэффициент извилистости Сарамачки 1,6, что является средним значением для большинства рек Русской Равнины.

В настоящее время Сарамачка принимает 5 притоков (из них два правых), длина которых 1,8 - 5,5 км. В 2003 г. насчитывалось 4 притока длиной от 1,0 км до 3,5 км. Протекает через удмуртские деревни Русский Сарамак, Удмуртский Сарамак и Марийский Сарамак.

Река маловодная. Питание смешанное, с преобладанием снегового (до 67 %). Модуль подземного питания составляет 3,0–5,0 л/сек км2. Гидрологический режим характеризуется высоким половодьем и очень низкой меженью. Средний многолетний слой годового стока в бассейне составляет 110 мм, слой стока половодья 74 мм. Половодье начинается в конце марта. Замерзает река в начале ноября. Средний многолетний меженный расход воды в устье равен 0,140 м3/сек.

Водные ресурсы Сарамачки используется для хозяйственно-бытовых нужд, на русле построено 5 прудов суммарной площадью водного зеркала 12,04 га. и все они расположены на территории Кизнерского района Республики Удмуртия. Самый крупный 6,4 га находится на 3-м левом притоке Сарамачки у д. Удмуртский Сарамак (табл. 4).

4. Заключение

Гидрографические характеристики речной сети, к которым относятся протяжённость руслового тальвега, структура и количество притоков разного порядка, коэффициент густоты речной сети, позволяют косвенным путём получить сведения о гидрологических характеристиках реки.

Согласно проведённым исследованиям, суммарная величина гидрографической сети Лубянки за последние 20 лет выросла в 1.5 раза, увеличившись с 85,4 до 130,6 км. Общее количество притоков всех порядков возросло с 14 до 20. За исключением самого крупного из притоков —р. Сарамачка (21,6 км), современная протяжённость остальных водотоков не превышает 10 км, они классифицируются как «мельчайшие», подтверждая те же соотношения между реками по их длине, как в целом по территории Республики Татарстан. Помимо количества водотоков, База данных АСОВР РТ в 2024 г. дополнена 13-ю прудами (общей площадью водного зеркала 111.0 га), большинство из которых относится к категории «малые» (до 2 га) и «средние» (2–10 га).

Произошедшие за период с 2003 по 2024 гг. изменения структуры речной сети р. Лубянка, как одного из объектов гидрографического мониторинга территории РТ, являются результатом многофакторного взаимодействия, не последнее место в котором принадлежит антропогенной составляющей бесконтрольному зарегулированию мельчайших водотоков, распашке сельскохозяйственных территорий под урез воды, нарушению конфигурации русел при строительстве малобюджетных мостовых перекрытий.

The additional file for this article can be found as follows: