Отложение взвешенных наносов и органоминеральных веществ во время наводнений

4.2 Отложение взвешенных наносов и органоминеральных веществ во время наводнений

В целом в прирусловой части Павлодарской Прииртышской поймы положительные формы рельефа представлены островершинными или плосковершинными валами. Прирусловые валы степной части Иртышской поймы отличаются сравнительно небольшой высотой (2,5-3,0 м над уровнем реки), значительной шириной (100-150 м) и имеют плоские, хорошо выровненные вершины.

С продвижением к северу широкие плосковершинные гривы начинают чередоваться с узкими островершинными и высокими валами (3,4-4,5 м), здесь они формируют, сращиваясь в основании, массивные широкие валы с несколькими резко выраженными узкими вершинами. Такие своеобразные формы прирусловых валов на отдельных участках можно объяснить особенностями строения поймы и гидрологического режима реки.

Как известно, факторами формирования речной поймы в первую очередь являются геологические процессы, связанные с деятельностью водного потока, биологические процессы переработки созидаемых геологических отложений в почву и органическое вещество живых организмов играют подчиненную роль.

Исходя из существующих концепций формирования аллювиальных свит, среди геологических факторов можно выделить несколько форм эрозии и аккумуляции, которые на разных этапах формирования пойменной террасы играют неодинаковую роль.

По мнению Е.В. Шанцера, пойма возникает из U – образованного оврага как следствие процессов эрозии и аккумуляции аллювия. От этого оврага пойму отличает наличие четко ограниченных зон аккумуляции групп фации руслового и пойменного аллювия. В ходе эволюции к «зрелому» типу долины уклону продольного профиля приближаются к «кривой равновесия», выражающей равнодействующую между силой эрозии деятельного потока, движущегося благодаря земному тяготению, и силой сопротивления горных пород ложа размыву, противостоящей эрозии.

Поскольку аллювия в долину поступает больше, чем его выносится, мощность толщи пойменного аллювия имеет тенденцию к увеличению и постепенно приближается к предельной «нормальной», равной разности между уровнем максимального подъема паводковых вод и уровнем постели аллювия (совпадающей с глубиной реки на плесах). По мере приближения мощности пойменного аллювия к «нормальной», а продольного профиля – к «кривой равновесия», процесс глубинной эрозии угасает, а боковая эрозия усиливается. Процессы меандрирования (петляния) и фуркации (дробления на рукава) речного русла даже при известной стабилизации продольного профиля препятствуют формированию постоянного поперечного профиля.

Признавая огромную роль фактора эрозии, Шанцер справедливо считает ведущим фактором развития пойменного ландшафта процесс аккумуляции аллювия.

Как было отмечено выше, с целью процессов весеннего и летнего затопления долины поймы Иртыша в свое время появились три ГЭС на Востоке Казахстана (Бухтарминская, Усть-Каменогорская, Шульбинская). Несмотря на существующий контракт инвестора-концессионера AES «Сантри-Пауэр» по обустройству Шульбинского гидроузла его до сих пор не достроили, из-за недостатка средств он был заморожен 15 лет назад. В итоге вместо запланированных 7 млрд. кубометров водохранилище на сегодняшний день накапливает всего 1,5-2 млрд. кубов воды. Согласно проекту необходимо завершить строительство: поднять на 10 метров плотину и таким образом расширить водохранилище. Тогда создается необходимый запас, из которого можно будет делать попуски в летнее время. Однако с реализацией этого плана много проблем и неизвестно когда она осуществится.

Ежегодные сокращения объемов сброса воды на пойме в будущем может привести к катастрофическим последствием. С обмелением реки высохнет пойма (особенно возвышенные участки), оскудеет прибрежная флора и фауна, сократятся и без того невеликие рыбные ресурсы. Кроме того, как показывают учеты и наблюдения количество плодородного наилка – аллювиальных отложений, образующихся в результате переноса отложений в пойму Иртыша значительно сократилось. Поэтому мы ставили целью исследовать аллювиальные отложения в условиях поймы реки Иртыш, особенно на её возвышенных участках.

Опытные работы проводились в центральной пойме реки Иртыш находящийся на территории Актогайского опорного пункта Павлодарского НИИСХ. В течение 2000-2005 годов сбор отложений с площадей 50х50 см (0,25 кв. м) осуществлялось по методу тампонов (марли). Тампоны располагались в 4-х кратной повторности. Собирали отложения весной после разлива реки. Тампоны вместе с наилком взвешивали в воздушно-сухом состоянии, из общего веса вычитывали вес тампона.

Как правило, роль половодной воды Иртыша заключается в том, что она непосредственно участвует в разрушении, переносе и отложении аллювия. Вода Иртыша большую часть взвешенных наносов переносит во время половодья (апрель – май). Если по данным Н.И.Баяндина до строительства гидроэлектростанции у села Шульба весенний сток наносов в отдельные годы колебался от 77 до 96% и составлял в среднем 84% годового стока, а у Омска – от 70 до 94%, т.е. 82% годового стока, то в настоящее время мизерное количество осадков оседает за весенний разлив практически на 100%. Распределение стока наносов по долине реки как показывают исследования зависит от характера движения взвешенных частиц, а также уклона местности, дна русла и т.д., т.е. от морфологии долины и, кроме того, от колебания водности реки.

Если рассмотреть механизм взвешивания наносов (проведенного нами) в Кызылжарском и Караобинском массивах (среднее течение Иртыша), то пятилетние исследования показывают, что в отличие от предыдущих лет, когда разлив Иртыша осуществлялся в оптимально продолжительное время (15-20 дней), основная масса их (от 59 до 92%) состоит из частиц крупностью менее 0,05 мм (раньше эти показатели составляли соответственно 22-28%). Остальную часть взвешенных наносов составляют частицы крупностью от 0,05 до 0,50 мм и как исключение до 1 мм.

Здесь следует подчеркнуть, в связи с неравномерной подачи речной воды на пойму (особенно в последние 10-15 лет) образующие при русловой эрозии более крупные наносы остаются на месте, т.е. в основном на дне водохранилищ и прилегающих к ним территориях, а более мелкие в зависимости от транспортирующей способности потока передвигаются по дну и частично взвешиваются.

По определению Г.И. Шамова перенос речным потокам во взвешенном состоянии наносов с удельным весом примерно в 2,6 раза большим удельного веса воды обусловлен наличием вертикальных перемещений водных масс со скоростью превышающей гидравлическую крупность частиц наносов. Следовательно огромная масса плодородного наилка в результате неравномерной, нерегулярной подачи воды на долину поймы Иртыша Павлодарской области остаются на дне водохранилищ, не доходя до конкретных луговых угодий. Кроме того, на пойменных лугах высоких, гривистых уровней «оседание» плодородного наилка практически отсутствует.

Следует также подчеркнуть, что увеличение в составе взвешенных наносов илистых фракций мы объясняем усилением обвалов коренных пород и грунта самого Иртыша (особенно в Кызылжарском, Караобинском, Чернорецком, Кашырском и Иртышском массивах) образующегося в результате подмыва берега и бровок оврагов.

Кроме взвешенных наносов, имеются и донные отложения. Гранулометрические составы их постепенно изменяются по течению реки – от крупных к мелким. По нашим данным содержание песчаных фракций во время половодья в среднем за пять лет составило 10%, пылевых фракций (0,01-0,1 мм) 84,3% и илистых – 5,7% (таблица 19).
Таблица 19 - Гранулометрический состав взвешенных наносов Иртыша на участках Кызылжарского и Караобинского массивов

Пункт	Год наблюдений	Содержание фракций, %
		1-0,5	0,5-0,2	0,2-0,1	0,1-0,05	0,05-0,01	0,01
с.Кызылжар	2000-2005		2,2	8,4	5,5	80,1	5,7
с.Ауелбек	2000-2005		2,0	8,0	5,5	79,0	5,8
с. Караоба	2000-2005		1,7	8,0	5,3	77,7	5,9
В среднем		-	1,9	8,1	5,4	78,9	5,7

Эти данные показывают о значительном изменении гранулометрического состава взвешенных наносов в среднем течении реки Иртыш, а также о повышении содержания илистых фракций, т.е. говоря иными словами, общая доля оседаемого плодородно наилка имеет тенденцию снижения.

Таким образом, зарегулированность подачи воды на пойму Иртыша в последние десятилетие привело к увеличению площади незаливаемых лугов от 25 до 35% , которая составляет от 70 до 130 тыс. га. Это тенденция уже имеет постоянный характер. А в Лебяжинском и Калыбаевском массивах до 70-80% пойменных лугов остаются незатопленными). Неэффективная и непродолжительная подача воды привела к увеличению площади краткопоемных лугов за счет среднепоемных, в некоторых массивах началось остепнение, уменьшилось количество оседаемого плодородного наилка, доля бобовых трав значительно сократилась. Поэтому необходимо найти пути решения этих проблем без нарушения общего экологического состояния поймы, особенно легко ранимой, дающей корма среднепоемных лугов.

При этом следует помнить, что поймы рек, по сравнению с вне пойменными участками суши, являются наиболее комплексно-сложными и динамичными. В поймах Иртыша мы встречаемся с влиянием мозаичного наслоения зональных и локальных факторов на формирование самой поймы, почвенного и растительного покрова. Поэтому необходим дифференцированный учет как особенностей формирования современных условий отдельных местообитаний естественных растительных группировок. Это важно для рационального изменения условий (при сенокошении, выпасе крупного рогатого скота и т.д.) в сторону повышения количественной и качественной продуктивности естественных и улучшенных луговых травостоев.