Экологическое состояние и проблемы реки Алей на рубеже XX-XXI вв

Площадь бассейна р. Алей однозначно не определена. Гидрологи, отождествляя бассейн с водосбором, проводят его границы по водоразделу. В этих границах площадь бассейна равна 18200 км². В Генеральной схеме комплексного использования и охраны природных ресурсов бассейна р. Алей, 1985 г. (далее – Генеральная схема) также указано, что естественную границу бассейна р. Алей определяет водораздельная линия, однако расчет площади бассейна расходится с данными московских гидрологов. По подсчетам разработчиков Генеральной схемы площадь бассейна р. Алей составляет 21100 км². Эта же цифра приводится в энциклопедии Алтайского края (1996).

По векторным крупномасштабным картам с использованием ГИС-технологий проведено уточнение границ бассейна р. Алей и выполнен расчет площади водосбора. На севере граница бассейна проходит по Барнаульско-Алейскому междуречью Приобского плато, на юго-западе по бессточным окраинам Кулундинской равнины, на юге приурочена к северным окраинам Рудного Алтая, а на юго-востоке проходит по водоразделу Алейско-Чарышского междуречья. В выделенных границах площадь бассейна р. Алей составила в проекции Меркатора – 18399,3 км², в проекции Гаусса-Крюгера – 18544,4 км². Проведенные различными методами расчеты площади бассейна дали результат, близкий к расчетам, проведенным московскими гидрологами в 1970-х годах, при этом разница составляет 0,1-2 %, что и свидетельствует о допущенной ошибке разработчиками Генеральной схемы.

Природные условия и ресурсы бассейна р. Алей во многом обусловлены его местоположением. Территория бассейна вытянута с северо-востока на юго-запад и простирается от 5042 с. ш. до 5251 с. ш. и от 8048 в. д. до 8335 в. д. Бассейн р. Алей расположен на стыке двух физико-географических стран. Верхняя часть водосбора приурочена к Северо-Западной Алтайской провинции Алтае-Саянской страны. Средняя и нижняя части бассейна входят в состав Предалтайской, Южно-Приалейской и Верхнеобской провинций Западно-Сибирской физико-географической страны.

На описываемой территории развиты разнообразные осадочные, магматические, метаморфические породы от протерозойского до четвертичного возраста.

Структурно-тектонический план палеозойского фундамента нашел свое отражение в основных типах рельефа. По геоморфологическому районированию Алтайского края (Занин, 1958) в бассейне р. Алей выделено три основных типа рельефа.

Скаладчато-глыбовые горы (низкогорья Алтая), имеющие три высотных ступени: высокую (600-900 м), среднюю (450-700 м), низкую (400-600 м). Горы имеют сглаженные пирамидальные вершины с широкими основаниями, кроме нижней ступени, где рельеф характеризуется дробным расчленением, острыми вершинами и скалистостью. Глубина врезов долин водотоков и логов от 150 до 500 м, долины широкие, частично заболоченные.

Спектр и расположение полезных ископаемых тесно связаны с геологическим строением территории. Основная часть месторождений концентрируется в верхней части бассейна р. Алей и представлена минерально-строительным сырьем.

В юго-восточной части бассейна расположен полиметаллический рудный Алтайский пояс, в пределах которого выделяют 3 крупных рудных района: Рубцовский, Змеиногорский, Золотушенский. Значительны запасы серы в рудах Корболихинского, Золотушинского и Ново-Золотушинского месторождений. В Змеиногорском районе обнаружены месторождения барита: Среднее, Зареченское и Степное. Повсеместно распространены месторождения минерально-строительного сырья (глины, песчано-гравийные смеси, строительные и поделочные камни). Степень освоения месторождений невысокая: используется 6 видов сырья из 14 и 17 месторождений из 72.

Климатические особенности бассейна р. Алей определяются его своеобразным положением на юге Западной Сибири. На формирование климата оказывают влияние воздушные массы, поступающие с юга, востока и запада. С юга приходят теплые тропические массы воздуха, с востока - холодные континентальные. Поступление воздушных масс с запада формирует летом влажную и прохладную погоду, а зимой - влажную и теплую.

Средняя годовая температура воздуха колеблется в пределах бассейна от 0,7С в Поспелихинском районе до 2,0С - в Змеиногорском. Наиболее теплым месяцем является июль со средней температурой 19,1С - 20,7С, самым холодным - январь с температурой минус 15,5С - 18С.

По данным наблюдений абсолютный максимум температуры воздуха равен + 33С, а абсолютный минимум - минус 54С. Переход среднесуточной температуры воздуха через 0С наблюдается весной 8-10 апреля, а осенью - 23-27 октября, то есть продолжительность теплого периода составляет в среднем 195-200 дней. Сумма активных температур составляет от 1800С до 2200С.

Устойчивое промерзание почвы наступает в среднем к 1 ноября, наибольшее промерзание колеблется от 168 см в районах с более суровыми климатическими условиями (Алейский, Поспелихинский) до 99 см в районах с мягкими зимами и значительным снежным покровом (Змеиногорский).

Годовое количество осадков в бассейне колеблется от 335 мм (г. Рубцовск) до 576 мм (г. Змеиногорск), при этом количество осадков, выпадающее в теплое время года, повсеместно превышает количество, выпадающее в холодное время. Наибольшая среднемесячная сумма осадков приходится на июль (62 мм), а наименьшая – на февраль (15 мм).



Верховья реки Алей. Фото Н. Синегубова
Снежный покров устанавливается наиболее рано в предгорьях - 6 ноября и наиболее поздно в северных районах - 13-14 ноября. Наибольшей высоты снежный покров достигает к концу второй декады февраля, его средние величины изменяются от 20-23 см на равнинной части до 59 см в предгорных районах. Разрушение снежного покрова происходит одновременно на всей территории 2-3 апреля.

Бассейн р. Алей подвержен частым засухам. Повторяемость лет со средними засухами равна 100%, интенсивными засухами - 42-67%, очень интенсивными - от 5 до 7%.

Большая часть бассейна р. Алей является слабоувлажняемой в течение года. Существенное значение для влагообеспеченности территории имеют накопленные к началу весны за счет зимних осадков запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы. Суховеи, сильные ветры, пыльные бури и поздние весенние заморозки ухудшают агроклиматические условия территории.

Гидрологические условия р. Алей и ее притоков в значительной степени определяют геоморфология бассейна и климатические условия на водосборе. Река Алей имеет 16 основных притоков с общей площадью водосбора 7549 км². Кроме того, в бассейне имеется 400 водотоков длиной менее 10 км. Их общая площадь водосбора составляет почти 600 км². Наиболее крупными притоками правобережья являются рр. Чесноков Алей, Каменка, Большая Гольцовка, Корболиха, Тушканиха, Устьянка, Кизиха, Поперечная, Зиминка, Плотовка и Солоновка, их протяженность колеблется от 50-106 км. Левобережными притоками являются рр. Каменка, Золотуха, Поспелиха, Клепечиха, Язевка, Горевка, Чистюнька, протяженность которых колеблется в пределах 38-68 км.

Речной сток формируется за счет атмосферных осадков и подземного стока. В разные годы в бассейне р. Алей выпадает от 400 до 800 мм осадков. При условно принятой средней величине годового количества осадков в 500мм в бассейне формируется общий объем воды более 10 км³. Около 1-3 км³ ежегодно выносится Алеем в р. Обь, остальные тратятся на испарение и формирование грунтовых вод.

Водный режим р. Алей и его притоков в верховьях характеризуется гребенчатым, растянутым весенним половодьем и единой волной половодья в нижнем течении. Особенностью внутригодового распределения стока р. Алей и ее притоков является его неравномерность в течение года. В весеннее время за 75-80 дней проходит 80% годового объема, а на долю стока в летние месяцы приходится 7-12%. Среднее многолетнее значение суммарного объема половодья составляет в с. Старо-Алейское – 524, с. Локоть -690, г. Алейск – 1038, с. Хабазино – 1086 млн. м³/год.

В естественных условиях площадь, частота и продолжительность затопления поймы, зависят от водности года, а также морфологических особенностей русла и поймы. В условиях высокой поймы Алея в с. Локоть и с. Хабазино частота и площадь затопления при прочих равных условиях меньше, чем, например, у свх. Шипуновский, где пойма расположена гораздо ниже по отношению к руслу.

Первые ледообразования на реке Алей в виде заберегов или шуги, появляется в среднем 28 октября (г. Алейск) – 1 ноября (с. Локоть). В ранние зимы эта дата сдвигается к 15-16 октября(1961 г.), а наиболее поздние сроки приходятся на 11-12 ноября (1954 г.). Ледостав начинается в середине ноября, в отдельные годы река остается свободной ото льда до 10 декабря (1972 г.); в холодные зимы ледяной покров устанавливается 19-25 октября (1961, 1976 гг.). Продолжительность ледостава составляет в среднем 144-156 дней. Толщина льда нарастает постепенно, достигая своего максимального значения (89-178 см) обычно к концу марта. Средняя толщина льда составляет 60-80 см.

Вскрывается река обычно в первой декаде апреля. Ледоход наблюдается ежегодно, чаще всего в период интенсивного подъема уровня, что нередко вызывает заторы льда на поворотах и излучинах реки. В районе водомерного поста Староалейское заторы могут вызвать подъем уровня воды на 0,30-0,40 м. В отдельные годы прохождение ледохода совпадает с пиком половодья. Средняя продолжительность ледохода 5-8 дней. Продолжительность периода с ледовыми явлениями составляет 167-173 дня.

После ввода в эксплуатацию Гилевского водохранилища произошли некоторые изменения в ледовом режиме на участке реки в нижнем бьефе гидроузла. На водомерном посту Гилево в последние годы ледостав не устанавливается, только в отдельные дни наблюдаются забереги. Ниже по течению реки влияние Гилевского гидроузла сглаживается и ниже с. Локоть ледовый режим соответствует естественным условиям.

Бассейн р. Алей оценивается как относительно бедный подземными водами. Причиной относительной бедности бассейна подземными водами является его расположение на склоне крупного Алтайского поднятия, погребенного толщей рыхлых, преимущественно субаэральных отложений. Воды большинства горизонтов непригодны для организации крупного централизованного водоснабжения. Причиной этому является как незначительные динамические запасы, так и низкое качество вод.

Хорошие почвенные и климатические условия обуславливают высокую хозяйственную освоенность бассейна. В пределах водосбора площадь земель составляет 2229,8 га, из них 1663,4 га (74,6% от общей площади бассейна) составляют сельскохозяйственные угодья, 370,1 га (16,6%) – лес и кустарники, 89,2 га (4%) – болота и воды, 62,4 га (2,8%) – пески и овраги, 44,6 га (2%) – отчужденные земли (дороги, постройки). Сельскохозяйственные угодья включают пашни (53% от площади бассейна), сенокосы и пастбища (21,4%), приусадебные земли (0,5%), многолетние лесные насаждения (0,1%) (рис. 2.1, 2.2).

Рис. 2.2. Структура сельскохозяйственных угодий бассейна р. Алей. (S=370,1 га)

Равнинная и предгорная части бассейна входят в Западно-Сибирскую страну, в пределах которой четко проявляется широтная зональность.

В пределах степной зоны большая часть бассейна относится к полосе умеренно засушливых богаторазнотравно-ковыльных степей, с фрагментами колочной степи (Топчихинский, Алейский, Шипуновский районы). Южнее на территории Поспелихинского, Рубцовского и Локтевского районов простирается полоса засушливо-разнотравно-типчаково-ковыльных степей.

Растительность Предалтайских равнин в границах Змеиногорского и Третьяковского районов представлена типчаково-ковыльными и каменистыми степями по южным склонам сопок с преобладанием ксерофитов. Пологие склоны долин и сопок распаханы.



Растительность в бассейне реки Алей. Фото Н. Синегубова
Растительность поймы р. Алей и нераспаханных крутых склонов представлена кустарниковыми зарослями в сочетании с остепненными лугами. В настоящее время растительность поймы характеризуется остепнением, связанным с зарегулированием стока и распространением галофитных вариантов лугов. Местами на пойме Алея сохранились леса тополево-ветлового типа, в прошлом распространенные более широко.

В верховьях р. Алей от ее истоков до с. Ново-Алейское растительность представлена формациями осиново-березово-пихтовых лесов черневой тайги, примыкающих к руслам горных водотоков. Средняя лесистость этого участка составляет 70%. Судя по преобладанию лиственных пород, эти леса являются вторичными. Луга в верховьях встречаются большими пятнами среди зарослей кустарников. Их растительность представлена злаково-разнотравными луговыми сообществами.

Животный мир. Разнообразие животного мира бассейна р. Алей определяется его местоположением и условиями обитания. Верховье р. Алей лежит в пределах Алтае-Саянского района Восточно-таежного округа, а остальная территория располагается в Предалтайском лесостепном районе Западно-Сибирского лесостепного округа. В настоящее время на территории бассейна выявлено 29 видов млекопитающих, многие из которых имеют охотничье промысловое значение.

Для лесостепных и степных районов верхней части бассейна характерно распространение хищников: медведя бурого, рыси, соболя, колонка, горностая, лисицы обыкновенной, барсука), грызунов (бурундука азиатского, лесной мыши азиатской, красно-серой полевки, одноцветной мышовки). Из крупных птиц встречаются глухарь и тетерев. В предгорьях западных и юго-западных участков Алтая очень редко встречается кабарга сибирская. По березовым и осиновым колкам можно встретить косулю.

Животный мир равнинной части бассейна представлен видами как лесной зоны, так лесостепной и степной. Из парнокопытных здесь встречаются лось, который спорадически заселяет всю его территорию, более редко можно встретить косулю. Хищники представлены волком, лисицей-корсаком, горностаем, барсуком, хорьком. Среди грызунов наиболее распространены: заяц беляк, бурундук, суслик, хомяк, обыкновенная полевка, полевая мышь. Очень редко можно увидеть выдру. На озерах гнездятся утки, гуси, в лесах и колках встречается тетерев. Из обитавших ранее 163 видов птиц сохранился 131 вид.

Нижнее и среднее течение р. Алей представляет интерес с позиции воспроизводства и нагула рыбы. В весеннее время вода Алея хорошо прогревается, в связи с чем создаются благоприятные условия для развития планктона, бентоса и водной растительности, что способствует воспроизводству таких промысловых видов рыб как щука, лещ, плотва, чебак, окунь, стерлядь.

В настоящее время в результате окультуривания ландшафта (распашка земель, посадка лесозащитных насаждений, интродукция животных и растений) в фауну привносятся элементы, не свойственные этому району (ондатра, норка и др.), что влечет за собой стихийную трансформацию зооценозов.

Таким образом, природные условия бассейна р. Алей можно охарактеризовать как благоприятные для жизни и хозяйственной деятельности людей, а спектр, количество и качество природных ресурсов способствуют развитию на его территории преимущественно аграрного природопользования, водопользования, добычи полезных ископаемых и лесопользования.

В XVIII в. бассейн развивался как горнорудный район, в котором сельское хозяйство носило попутный характер. В бассейне действовало три завода: Алейский серебро-свинцовоплавильный, Локтевский и Змеиногорский сереброплавильные, работающие на древесном угле. Сельскохозяйственное освоение, в ходе которого переселенцы постепенно продвигались от устья вверх по течению реки, осуществлялось на наиболее плодородных пойменных землях и участках вырубок.

Во второй половине XIX в. произошла первая смена системы природопользования. Одновременно с упадком горнорудного дела интенсивно стало развиваться аграрное природопользование безземельными крестьянами, приехавшими в поисках "свободной" земли из европейской части России. Возникали новые сельские поселения, распахивались земли, вырубались леса.

Следующий этап освоения связан с эвакуацией промышленных предприятий из европейской части страны во время Великой Отечественной войны и дальнейшей индустриализацией бассейна. В результате в гг. Горняк, Рубцовск, Алейск были созданы крупные промышленные предприятия машиностроения и пищевой промышленности. Продолжало развиваться и аграрное природопользование, в основном за счет распашки целинных и залежных земель в 50-е годы.

В настоящее время бассейн р. Алей является одним из наиболее высокоразвитых и густонаселенных аграрно-индустриальных районов края. Его площадь составляет 11 % территории Алтайского края и охватывает (полностью и частично) земли 12 административных районов (рис. 2.3.). Здесь расположено более 400 населенных пунктов, в числе которых 4 города и 3 пгт.

Река Алей – единственный источник водоснабжения городов и поселков, животноводческих ферм и огромных участков орошаемого земледелия на юго-западе края. В течение 60 лет здесь действует первая в Сибири Алейская оросительная система, сеть крупных водозаборных и очистных сооружений.

В пределах долины р. Алей проживает более 270 тыс. чел. или 62,2 % населения бассейна. Плотность населения в долине реки более чем в 2 раза превышает среднюю по бассейну, достигая максимальной концентрации в городах (рис. 2.4). Города (Рубцовск, Алейск, Змеиногорск, Горняк) оказывают наибольшее воздействие на природу бассейна. Занимая 0,9% территории бассейна, они концентрируют 98% промышленных и 33% транспортных выбросов. Ареал воздействия крупнейшего города Рубцовска имеет радиус 15 км. Промежуточное положение по площади и влиянию занимают пгт Поспелиха, Шипуново, Топчиха. Наименьшее воздействие оказывают сельские населенные пункты.

Рис. 2.3. Административная структура бассейна р. Алей

Рис. 2.4. Плотность населения в бассейне р. Алей (Плотность населения Алтайского края, 1996 (фрагмент карты))

На территории бассейна представлен весь комплекс отраслей хозяйственной деятельности, которые оказывают различное влияние на состояние природы бассейна. Их воздействие обусловлено характером связи с природой, формой территориальной структуры и интенсивностью воздействия.

Степень интенсивности использования земельных ресурсов характеризуется коэффициентом распаханности. В силу природных особенностей наибольшую распаханность территории имеют районы Приалейской зоны: Поспелихинский (0,72), Локтевский (0,68), Шипуновский (0,61), а также Алейский и Рубцовский. Сельскохозяйственные предприятия этой зоны специализируются на производстве зерна, сахарной свеклы, молочно-мясном животноводстве и тонкорунном овцеводстве. Ниже распаханность в районах Приобской зоны: Калманском и Топчихинском районах, хозяйства которых специализируются на производстве зерна, технических культур, молока, мяса и шерсти. Районы Приалтайской зоны: Змеиногорский, Третьяковский и Курьинский имеют самую низкую в бассейне распаханность территории (0,35) и специализируются на производстве зерна, сахарной свеклы, мясо-молочном животноводстве, свиноводстве и тонкорунном овцеводстве (Генеральная..., Кн. I, с. 27-28).

Центром машиностроения бассейна р. Алей и Алтайского края является г. Рубцовск, где сосредоточено 6 предприятий, крупнейшие из которых Алтайский тракторный завод, Алтайский завод сельскохозяйственного машиностроения. Кроме этих предприятий машиностроение на территории бассейна представляют Змеиногорское отделение АО “Сибэнергомаш”, Егорьевский завод фронтальных погрузчиков и АООТ “Авторемзавод” (г. Алейск).

Пищевая промышленность является многопрофильной и по ряду отраслей (мукомольно-крупяная, молочная, маслосыродельная, сахарная промышленность) занимает ведущие позиции в крае. Предприятия пищевой промышленности сосредоточены в городах бассейна – Рубцовске, Алейске и Змеиногорске, а также в Третьяковском, Локтевском и Поспелихинском районах.

Среди других промышленных отраслей по степени влияния на природу выделяются горнодобывающая промышленность и стройиндустрия. Горнодобывающая промышленность развита в Локтевском районе и представлена Ремовским щебеночным карьером и Золотушинским рудником, который в настоящее время не работает, однако его отвалы пустой поры представляют угрозу для населения района и сегодня. Стройиндустрия представлена 12 предприятиями, крупнейшие из которых расположены в г. Рубцовске.

Территориальное размещение промышленности в бассейне характеризуется крайней неравномерностью (рис. 2.5). Более 81 % индустриального потенциала сосредоточено в г. Рубцовске, 8 % – в г. Алейске, 4 % приходится на г. Горняк и г. Змеиногорск, 5 % – на три наиболее крупных пгт Поспелиху, Топчиху и Шипуново. Такая неравномерность размещения промышленности создает ряд проблем: 1) концентрация подавляющей части промышленного потенциала в г. Рубцовске определяет высокую экологическую нагрузку на природную среду центральной части бассейна; 2) наличие многочисленных рассредоточенных мелких предприятий пищевой промышленности и строительной индустрии ведет к повсеместному неконтролируемому загрязнению территории бассейна их отходами.

Рис. 2.5. Соотношение объема промышленного производства в населенных пунктах бассейна р. Алей

Водоснабжение городов и районных центров осуществляется за счет поверхностных (г. Рубцовск) и подземных вод. Суммарный объем водопотребления по городам и поселкам городского типа в бассейне составляет 162,6 тыс. м³/сут., из них 117,3 тыс. м³/сут. забирает г. Рубцовск из р. Алей (рис. 2.6). Город Алейск, пгт Шипуново и Поспелиха получают воду из Чарышского группового водопровода; источником водоснабжения сельских населенных пунктов в основном служат подземные водоносные горизонты.

В настоящее время Алей является самой зарегулированной рекой Алтайского края. С целью решения проблем водообеспечения населения, сельского хозяйства и промышленности на р. Алей построен ряд гидротехнических сооружений. В состав гидротехнического комплекса р. Алей входят Гилевский гидроузел, подпорная плотина у с. Веселоярск, подпорное сооружение у г. Рубцовска, Склюихинское водохранилище.

Среди других гидросооружений бассейна Алея следует назвать водохранилище на р. Клепечиха у рп. Шипуново, построенное в 1973 г., а также водохранилища на р. Кизихе в логу Новониколаевском. Кроме указанных выше гидротехнических сооружений, на притоках р. Алей создано значительное количество проектных и самовольных плотин и дамб, перехватывающих речной сток.

Одним из основных потребителей воды в бассейне является орошаемое земледелие. Общая площадь орошаемых земель составляет 42123 га, при этом забор воды осуществляется из охарактеризованных выше Гилевского, Склюихинского водохранилищ и Алейской оросительной системы. В целом по бассейну только на цели орошения в год расходуется 295-300 млн. м³ воды, хозяйственно-бытовое водопотребление сел и городов составляет около 34 млн. м³/год, техническое водопотребление городов – более 50 млн. м³/год (Булатов и др., 1983, с.5)

Суммарное водоотведение по бассейну составляет 146,7 тыс. м³/сут. Основная масса сточных вод образуется в городах и поселках городского типа (90%). В сельской местности количество сточных вод относительно невелико (14,2 тыс. м³/сут.), и образуются они преимущественно на животноводческих фермах (7% общего водоотведения). Промышленность сел (в основном предприятия по переработке сельскохозяйственного сырья) дает около 4 тыс. м³/сут. сточных вод (Генеральная..., Кн. I, с. 41) (рис. 2.7).

Территориальное размещение водопользователей отличается крайней неравномерностью. Основными центрами водопотребления и водоотведения являются города и пгт бассейна, при этом основная часть водопользования приходится на г. Рубцовск, расположенный в центральной части бассейна. Здесь же сосредоточены основные массивы орошения (зона АОС). Такая неравномерность размещения отрасли приводит к тому, что максимальную антропогенную нагрузку испытывают водные ресурсы центральной части бассейна р. Алей.

Промысловое значение имеют такие виды рыб как щука, лещ, плотва (чебак), окунь, стерлядь, сибирский хариус и др. Однако из-за низкой рыбопродуктивности реки в верхнем течении и снизившейся - в нижнем, промысел рыбы в р. Алей прекращен, в 1956 г. был закрыт Алейский рыбзавод (Винокуров, Малолетко, 1980, с. 28). В настоящее время река используется лишь для любительского рыболовства.

Анализируя территориальную структуру и масштабы влияния хозяйственной деятельности на природу бассейна можно сделать ряд выводов:

• 
  основная часть водопользователей сосредоточена в долине реки, достигая максимальной концентрации в городах;
  
• 
  г. Рубцовск и его окрестности являются центром сосредоточения в бассейне р. Алей населения и производства;
  
• 
  к водоразделам снижается плотность населения, интенсивность природопользования и масштабы влияния на природу бассейна;
  
• 
  верхняя часть бассейна испытывает небольшую антропогенную нагрузку (выделяются сельское хозяйство, лесопользование и добыча полезных ископаемых), максимум воздействия приходится на центральную часть бассейна, где расположен г. Рубцовск, к истокам воздействие на природу постепенно снижается.