Водосборы лесостепной группы
Лесостепная группа объединяет 11 водосборов. По увлажненности подразделяется на подгруппы неувлажненные и близкие к засушливым. Прогнозные расчеты и анализ результатов проводятся раздельно по подгруппам. В лесостепной группе насчитываются восемь неувлажненных катен (таблица 4.14) и 19 катен - близких к засушливым (таблица 4.15).
Динамика влагопереноса в катенах лесостепной группы такая же, как у водосборов лесной и лесолуговой групп: в элювиальных и транзитных фациях наблюдается промывной, а в супераквальной фации - выпотный тип водного питания. Такая динамика влагопереноса отмечается и в расчетах, выполненных ранее А. И. Головановым [222].
Таблица 4.14 Результаты прогноза водного режима неувлажненных катен
водосборов лесостепной группы в естественных условиях
а) элювиальная фация
| Водосборы | Катены | Статьи водного баланса, мм | СрГВ, м | Ур, в долях | |||
| Вув | ВпЛ | Этр | Пот | ||||
| Бирь | Изякский | 12,2 | 0,78 | ||||
| Большой Танып | Аскинский | 2,1 | 0,41 | ||||
| Пританыпский | 2,3 | 0,67 | |||||
| среднее | 2,2 | 0,54 | |||||
| Инзер | Симский | 13,3 | 0,10 | ||||
| Дема | Аксаковский | 2,4 | 0,59 | ||||
| Придемский | 1,9 | 0,49 | |||||
| Тятерский | 1,7 | 0,43 | |||||
| среднее | 2,0 | 0,50 | |||||
| Зилим | Призиганский | 13,7 | 0,20 | ||||
| Среднее по группе | 8,7 | 0,42 |
Продолжение таблицы 4.14
б) транзитная фация
| Водосборы | Катены | Статьи водного баланса, мм | СрГВ, м | Ур, в долях | |||
| Вув | ВпЛ | Этр | Пот | ||||
| Бирь | Изякский | 12,4 | 0,75 | ||||
| Быстрый Танып | Аскинский | 3,4 | 0,75 | ||||
| Пританыпский | 3,6 | 0,81 | |||||
| среднее | 3,5 | 0,78 | |||||
| Инзер | Симский | 15,4 | 0,11 | ||||
| Дема | Аксаковский | 4,7 | 0,68 | ||||
| Придемский | 3,8 | 0,66 | |||||
| Тятерский | 4,0 | 0,61 | |||||
| среднее | 4,2 | 0,65 | |||||
| Зилим | Призиганский | 13,8 | 0,20 | ||||
| Среднее по группе | 9,8 | 0,50 |
в) супераквальная фация
| Водосборы | Катены | Статьи водного баланса, мм | СрМГВ, м | Ур, в долях | |||
| Вув | ВпВл | Этр | Ппр | ||||
| Бирь | Изякский | 0,16 | 0,45 | ||||
| Большой Танып | Аскинский | 0,14 | 0,30 | ||||
| Пританыпский | 0,17 | 0,29 | |||||
| среднее | 0,16 | 0,30 | |||||
| Инзер | Симский | 0,16 | 0,21 | ||||
| Дема | Аксаковский | 0,24 | 0,34 | ||||
| Придемский | 0,29 | 0,10 | |||||
| Тятерский | 0,24 | 0,32 | |||||
| среднее | 0,26 | 0,25 | |||||
| Зилим | Призиганский | 0,21 | 0,33 | ||||
| Среднее по группе | 0,19 | 0,31 |
Примечание: Вув - весеннее увлажнение почвы; ВпЛ - впитывание воды в почву в теплый период; Этр – эвапотраспирация; Пот - подземный отток на пониженные фации; Ппр - подземный приток в фацию; СрГВ - средняя многолетняя глубина грунтовых вод; СрМГВ – средняя многолетняя минимальная глубина грунтовых вод; Ур - относительная урожайность.
В элювиальных фациях катен подземный отток в транзитную фацию по величине практически совпадает с промываемостью почв. Большее весеннее увлажнение и летнее впитывание воды в почву неувлажненных катен, при примерно одинаковой эвапортанспирации (расхождения от средних по фациям значений не более 14%), вызывает больший подземный отток и промываемость почв. Такое наблюдается на элювиальных фациях Призиганской, Изякской и Бураевской катен.
В транзитных фациях подземный отток больше, чем промываемость почв. Величина оттока, в первую очередь, зависит от рельефа местности. Наибольший отток 205 мм у Нижненугушской катены водосбора Нугуш, расположенный на предгорной части Русской равнины.
Выпотный режим супераквальных фаций прямо пропорционально зависит от подземного притока вод на фацию. Чем больше приток, тем больше поступление подземных вод в фацию восходящими токами воды. По величине восходящие токи воды примерно совпадают с подземным притоком вод в фацию.
Таблица 4.15 Результаты прогноза водного режима катен близких
к засушливым водосборов лесостепной группы в естественных условиях
а) элювиальная фация
| Водосборы | Катены | Статьи водного баланса, мм | СрГВ, м | Ур, в долях | |||||||
| Вув | ВпЛ | Этр | Пот | ||||||||
| Бирь | Бураевский | 3,6 | 0,74 | ||||||||
| Быстрый Танып | Бураевский | 3,1 | 0,88 | ||||||||
| Бельский | 4,5 | 0,74 | |||||||||
| Калтасинский | 4,3 | 0,60 | |||||||||
| среднее | 4,0 | 0,74 | |||||||||
| Буй | Буйский | 4,0 | 0,79 | ||||||||
| Дема | Чишминский | 3,1 | 0,03 | ||||||||
| Удрякский | 2,7 | 0,77 | |||||||||
| среднее | 2,9 | 0,40 | |||||||||
| Нугуш | Нижненугушский | 13,2 | 0,12 | ||||||||
| Ик | Усеньский | 2,2 | 0,64 | ||||||||
| Аксаковский | 2,1 | 0,65 | |||||||||
| среднее | 2,2 | 0,65 | |||||||||
Продолжение таблицы 4.15
| База | Базинский | 14,1 | 0,44 | ||||
| Причермасанский | 12,7 | 0,28 | |||||
| среднее | 13,4 | 0,36 | |||||
| Сюнь | Сюньский | 11,8 | 0,66 | ||||
| Причермасанский | 13,6 | 0,22 | |||||
| Базинский | 14,3 | 0,44 | |||||
| среднее | 13,2 | 0,44 | |||||
| Чермасан | Причермасанский | 12,3 | 0,72 | ||||
| Чишминский | 3,6 | 0,32 | |||||
| Удрякский | 2,6 | 0,78 | |||||
| среднее | 6,2 | 0,61 | |||||
| Среднее по группе | 7,0 | 0,54 |
б) транзитная фация
| Водосборы | Катены | Статьи водного баланса, мм | СрГВ, м | Ур, в долях | ||||||
| Вув | ВпЛ | Этр | Пот | |||||||
| Бирь | Бураевский | 9,4 | 0,70 | |||||||
| Быстрый Танып | Бураевский | 8,8 | 0,81 | |||||||
| Бельский | 5,2 | 0,64 | ||||||||
| Калтасинский | 5,1 | 0,56 | ||||||||
| среднее | 6,4 | 0,67 | ||||||||
| Буй | Буйский | 5,3 | 0,66 | |||||||
| Дема | Чишминский | 4,2 | 0,04 | |||||||
| Удрякский | 3,8 | 0,77 | ||||||||
| среднее | 4,0 | 0,41 | ||||||||
| Нугуш | Нижненугушский | 13,8 | 0,13 | |||||||
| Ик | Усеньский | 4,7 | 0,76 | |||||||
| Аксаковский | 4,4 | 0,75 | ||||||||
| среднее | 4,6 | 0,76 | ||||||||
| База | Базинский | 15,0 | 0,42 | |||||||
| Причермасанский | 14,3 | 0,26 | ||||||||
| среднее | 14,6 | 0,34 | ||||||||
| Сюнь | Сюньский | 11,0 | 0,60 | |||||||
| Причермасанский | 14,1 | 0,27 | ||||||||
| Базинский | 14,3 | 0,50 | ||||||||
| среднее | 13,1 | 0,46 | ||||||||
| Чермасан | Причермасанский | 8,0 | 0,58 | |||||||
| Чишминский | 6,2 | 0,22 | ||||||||
| Удрякский | 5,1 | 0,81 | ||||||||
| среднее | 6,4 | 0,54 | ||||||||
| Среднее по группе | 8,6 | 0,52 | ||||||||
Продолжение таблицы 4.15
в) супераквальная фация
| Водосборы | Катены | Статьи водного баланса, мм | СрМГВ, м | Ур, в долях | |||
| Вув | ВпВл | Этр | Ппр | ||||
| Бирь | Бураевский | 0,13 | 0,43 | ||||
| Быстрый Танып | Бураевский | 0,17 | 0,31 | ||||
| Бельский | 0,26 | 0,31 | |||||
| Калтасинский | 0,32 | 0,39 | |||||
| среднее | 0,25 | 0,34 | |||||
| Буй | Буйский | 0,28 | 0,37 | ||||
| Дема | Чишминский | 0,34 | 0,48 | ||||
| Удрякский | 0,12 | 0,39 | |||||
| среднее | 0,23 | 0,44 | |||||
| Нугуш | Нижненугушский | 0,23 | 0,26 | ||||
| Ик | Усеньский | 0,28 | 0,35 | ||||
| Аксаковский | 0,22 | 0,38 | |||||
| среднее | 0,25 | 0,37 | |||||
| База | Базинский | 0,21 | 0,35 | ||||
| Причермасанский | 0,26 | 0,31 | |||||
| среднее | 0,24 | 0,33 | |||||
| Сюнь | Сюньский | 0,20 | 0,32 | ||||
| Причермасанский | 0,20 | 0,32 | |||||
| Базинский | 0,20 | 0,40 | |||||
| среднее | 0,20 | 0,35 | |||||
| Чермасан | Причермасанский | 0,22 | 0,40 | ||||
| Чишминский | 0,38 | 0,35 | |||||
| Удрякский | 0,13 | 0,47 | |||||
| среднее | 0,38 | 0,41 | |||||
| Среднее по группе | 0,24 | 0,37 |
Примечание: Вув - весеннее увлажнение почвы; ВпЛ - впитывание воды в почву в теплый период; Этр – эвапотраспирация; Пот - подземный отток на пониженные фации; Ппр - подземный приток в фацию; СрГВ - средняя многолетняя глубина грунтовых вод; СрМГВ – средняя многолетняя минимальная глубина грунтовых вод; Ур - относительная урожайность.
Дальнейший анализ проводим по методике, отработанной на водосборах лесной и лесолуговой групп (таблица 4.16).
Таблица 4.16 Результаты прогноза обобщенного водного режима
неувлажненных катен водосборов лесостепной группы
в естественных условиях
| Фации | Статьи водного баланса, мм | Пр, мм | Ур, в долях | |||
| Вув | ВпЛ | Этр | Пот | |||
| Подгруппа – неувлажненные катены | ||||||
| Элювиальная | 0,42 | |||||
| Транзитная | 0,50 | |||||
| Супераквальная | -219 | 0,31 | ||||
| Подгруппа – близкие к засушливым катены | ||||||
| Элювиальная | 0,55 | |||||
| Транзитная | 0,51 | |||||
| Супераквальная | -169 | 0,37 |
Вув - весеннее увлажнение почвы; ВпЛ - впитывание воды в почву в теплый период; Этр – эвапотраспирация; Пот - подземный отток на пониженные фации; Пр - промываемость почвы; Ур - относительная урожайность.
При средних, по подгруппе неувлажненных катен, годовых осадках 597 мм и эвапотранспирации – 318 мм, подземный отток из элювиальной в транзитную фацию составляет 13%, а из транзитной в супераквальную - 21 % годовых осадков. Пониженная супераквальная фация испытывает дополнительный приток влаги - 235 мм (39 % годовых осадков).
Средние годовые осадки подгруппы катен близких к засушливым составляют 503 мм; а эвапотранспирация – 332 мм. По сравнению с подгруппой неувлажненных катен, подземный отток на пониженные фации и приток на супераквальную фацию относительно годовых осадков не изменился.
Относительная средняя урожайность катен водосборов лесостепной группы в естественных условиях составляет: неувлажненных – 0,46; близких к засушливым – 0,45 от потенциальной урожайности.
Катенам лесостепной группы водосборов рекомендуются следующие методы мелиорации:
- орошение. На водосборах группы за вегетационный период ощущается дефицит увлажнения: на подгруппе неувлажненных катен - 134 мм, на близких к засушливым – 212 мм. Для повышения продуктивности водосборов рекомендуется орошение в средневлажные, среднесухие и сухие годы;
- осушение. Пониженные (супераквальные) фации, испытывают дополнительный приток влаги. Средняя минимальная многолетняя глубина составляет: у неувлажненных катен - 0,21 м (у Аскинской катены водосбора Большой Танып – 0,14 м); у катен близких к засушливым - 0,34 м (у Бураевской катены водосбора Бирь – 0,16 м). На пониженных фациях требуется организация систематического дренажа, понижающего минимальные уровни грунтовых вод до допустимых осушительных норм. При орошении предусмотреть ловчую дрену, ограждающую пониженные фации от притока подземных вод со склонов;
- нормы орошения и осушения не должны ухудшать экологическое состояние водосборов, то есть мелиоративная составляющая устойчивости мелиорируемых фаций должны быть не ниже 1,0.
Прогноз мелиоративного режима катен водосборов лесостепной группы выполнен по той же методике, что и для лесолуговой группы (таблица 4.17).
Нормы осушения и предполивные влажности установлены путем оптимизации интенсивности дренирования, а также эколого-экономическим обоснованием оросительных норм.
Изменение показателей местного стока при водных мелиорациях благоприятное [190]:
- годовой местный сток увеличивается с 143 до 165 мм,
- сток весеннего половодья уменьшается с 82 до 71 мм,
- меженный сток увеличивается с 61 до 94 мм.
На водосборах рек Зилим, Инзер и Нугуш при водных мелиорациях в пониженных фациях сохраняется выпотный режим водного питания. Капиллярное подпитывание на водосборах составляет: Зилим – 98 мм, Инзер – 81 мм и Нугуш – 142 мм в год. Так же увеличиваются оросительные нормы до 350-400
мм/год с формированием значительных оттоков грунтовых вод в пониженные фации.
Таблица 4.17 Результаты прогноза водного режима водосборов
лесостепной группы при водных мелиорациях
а) подгруппа - неувлажненные катены
| Водосборы | Статьи водного баланса, мм | Пр, мм | Ур, в долях | СрМГВ, м | |||||
| ППВ, в долях | ВпВЛ | Ор | Этр | Сдр | Пот | ||||
| Элювиальная фация | |||||||||
| Бирь | 0,65 | 0,89 | 11,2 | ||||||
| Быстрый Танып | 0,75 | 0,67 | 1,5 | ||||||
| Дема | 0,77 | 0,56 | 1,4 | ||||||
| Среднее | 0,72 | 0,71 | 4,7 | ||||||
| Транзитная фация | |||||||||
| Бирь | 0,65 | 0,79 | 3,2 | ||||||
| Быстрый Танып | 0,75 | 0,84 | 1,7 | ||||||
| Дема | 0,77 | 0,64 | 1,7 | ||||||
| Среднее | 0,72 | 0,76 | 2,2 | ||||||
| Супераквальная фация | |||||||||
| Бирь | 0,65 | 0,55 | 1,7 | ||||||
| Быстрый Танып | 0,75 | 0,33 | 2,2 | ||||||
| Дема | 0,77 | 0,67 | 1,6 | ||||||
| Среднее | 0,72 | 0,52 | 1,8 |
б) подгруппа - близкие к засушливым катены
| Водосборы | ППВ, в долях | Статьи водного баланса, мм | Пр, мм | Ур, в долях | СрМГВ, м | ||||||
| ВпВЛ | Ор | Этр | Сдр | Пот | |||||||
| Элювиальная фация | |||||||||||
| Бирь | 0,75 | 0,96 | 9,9 | ||||||||
| Быстрый Танып | 0,74 | 0,93 | 3,7 | ||||||||
| Буй | 0,75 | 0,91 | 2,7 | ||||||||
| Дема | 0,7 | 0,78 | 7,2 | ||||||||
| Ик | 0,77 | 0,73 | 1,5 | ||||||||
| База | 0,64 | 0,75 | 10,1 | ||||||||
| Сюнь | 0,67 | 0,76 | 8,0 | ||||||||
| Чермасан | 0,73 | 0,80 | 1,9 | ||||||||
| Среднее | 0,72 | 0,83 | 5,6 | ||||||||
Продолжение таблицы 4.17
| Транзитная фация | |||||||||
| Бирь | 0,75 | 0,85 | 3,3 | ||||||
| Быстрый Танып | 0,74 | 0,78 | 2,6 | ||||||
| Буй | 0,75 | 0,68 | 1,8 | ||||||
| Дема | 0,7 | 0,77 | 5,4 | ||||||
| Ик | 0,77 | 0,72 | 3,1 | ||||||
| База | 0,64 | 0,41 | 2,1 | ||||||
| Сюнь | 0,67 | 0,49 | 4,1 | ||||||
| Чермасан | 0,73 | 0,73 | 8,7 | ||||||
| Среднее | 0,72 | 0,68 | 3,9 | ||||||
| Супераквальная фация | |||||||||
| Бирь | 0,75 | 0,61 | 1,9 | ||||||
| Быстрый Танып | 0,74 | 0,59 | 1,9 | ||||||
| Буй | 0,75 | 0,73 | 2,0 | ||||||
| Дема | 0,64 | 0,66 | 1,5 | ||||||
| Ик | 0,77 | 0,65 | 1,5 | ||||||
| База | 0,64 | 0,89 | 2,2 | ||||||
| Сюнь | 0,70 | 0,69 | 2,1 | ||||||
| Чермасан | 0,73 | 0,79 | 1,5 | ||||||
| Среднее | 0,72 | 0,70 | 1,8 |
Примечание: ППВ – предполивная влажность; ВпВЛ - впитывание воды в почву весной и в теплый период; Ор - оросительная норма; Этр – эвапотраспирация; Сдр - сток в дренаж; Пот - подземный отток на пониженные фации; Пр - промываемость почвы; Ур - относительная урожайность, в долях; СрМГВ – средняя многолетняя минимальная глубина грунтовых вод.
Динамика влагопереноса в катенах этих водосборов отличается от остальных водосборов лесостепной группы. Такая динамика объясняется расположением водосборов на границе равнинных ландшафтов Русской равнины и вхождением от 25% до 75% площадей водосборов в зону высотно-поясных ландшафтов Уральских гор. С учетом сказанного, дальнейший анализ водного режима катен водосборов лесной группы при орошении и осушении проводим без водосборов Зилим, Инзер и Нугуш.
У неувлажненных катен водосборов наибольшие значения статей водного баланса в повышенных и транзитных фациях наблюдаются на водосборе Бирь, из-за сохранения глубокого залегания грунтовых вод при водных мелиорациях (4-11м). Подтверждается вывод, полученный при анализе водосборов лесолуговой группы: чем глубже залегают грунтовые воды при водных мелиорациях, тем больше по величине значения статей водного баланса.
Оросительная норма элювиальной фации неувлажненных катен составляет 21 мм и регулярное орошение начинает положительно влиять на относительную урожайность и экологическое состояние водосборов.
На значения статей водного баланса повышенных и транзитных фаций катен близких к засушливым, наряду с глубиной залегания грунтовых вод и рельефом местности, так же, начинает оказывать влияние норма орошения. Чем выше норма орошения, тем больше значения статей водного баланса.
Осушение пониженных фаций катен лесостепной группы остается актуальной. Экологически безопасная норма для пониженных фаций составляет 1,0 м. Средние относительные урожайности пониженных фаций такие: у неувлажененных катен - 0,52; у близких к засушливым катен – 0,7 от потенциальной урожайности.
Все значения статей водного баланса элювиальной и транзитной фаций обеих подгрупп при водных мелиорациях больше, чем в естественных условиях (таблица 4.18). В среднем подземный отток увеличивается на 48%, впитывание – на 10%, эвапотранспирация - на 8%. Экологически безопасная предполивная влажность 0,72 ППВ обеспечивается оросительной нормой у неувлажненных катен 21 мм, близких к засушливым – 82 мм в год. Средний прирост продуктивности при орошении и осушении катен обеих подгрупп возрастает в 1,6 раз.
Таким образом, при проведении комплексного обустройства водосборов лесостепной группы рекомендуется осушение пониженных фаций нормой осушения до 1,0 м. Рекомендуется регулярное орошение возвышенных фаций в сочетании с водосберегающими технологиями земледелия [139. 236, 283]. Поливы проводить с предполивной влажностью 0,72 ППВ. В среднем относительная продуктивность водосборов в результате водных мелиораций возрастет у неувлажненных катен в 1,4 раза, у близких к засушливым – 1,7 раз.
Таблица 4.18 Результаты прогноза обобщенного водного режима катен
водосборов лесостепной группы при водных мелиорациях
| Фации | Ситуация | Статьи водного баланса, мм | Пр, мм | Ур, в долях | |||||
| ВпВл | Ор | Этр | Дст | Лст | Пот | ||||
| Подгруппа – неувлажненные катены | |||||||||
| Элюви- альная | естественный режим | - | - | 0,42 | |||||
| мелиорация | 0,71 | ||||||||
| Транзит- ная | естественный режим | - | - | 0,50 | |||||
| мелиорация | 0,76 | ||||||||
| Суперак- вальная | естественный режим | - | - | -219 | 0,31 | ||||
| мелиорация | 0,52 | ||||||||
| Подгруппа – близкие к засушливым катены | |||||||||
| Элюви- альная | естественный режим | - | - | 0,55 | |||||
| мелиорация | 0,83 | ||||||||
| Транзит- ная | естественный режим | - | - | 0,51 | |||||
| мелиорация | 0,68 | ||||||||
| Суперак- вальная | естественный режим | - | - | -169 | 0,37 | ||||
| мелиорация | 0,70 |
Примечание: ВпВЛ - впитывание воды в почву весной и в теплый период; Ор – оросительная норма; Этр – эвапотраспирация; Дст – сток в дренаж; Лст – летний поверхностный сток; Пот - подземный отток на пониженные фации; Пр - промываемость почвы; Ур - относительная урожайность.