ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2007, том 34, № 2, с. 150-157
__ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ _
-И РЕЖИМ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ -
УДК 630*116.1:630*111
О ГИДРОЛОГИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ ОЗЕРА БОЛЬШОЙ ТАМБУКАН
© 2007 г. А. П. Казанкин* О. С. Флоринский**
*Федералъное государственное учреждение Научно-исследовательский институт горного лесоводства
и экологии леса 357700 Кисловодск, ул. Западная, 17 **Открытое акционерное общество Северо-Кавказский институт по проектированию водохозяйственного
и мелиоративного строительства 357503 Пятигорск, просп. Кирова, 78 Поступила в редакцию 26.12.2005 г.
Приведены материалы исследований гидрологического режима оз. Большой Тамбукан и его водосбора, свидетельствующие о большем суммарном испарении с лесных насаждений по сравнению с испарением других угодий на водосборе. Показана тесная зависимость уровня воды в озере от коэффициента увлажнения территории, которая наиболее контрастно проявилась в четырехлетнем периоде, за который уровень воды возрос на 2.5 м, что создало критическую экологическую ситуацию в водоеме. Обводнение озера в течение 33 лет исключило его естественную стерилизацию. Показана необходимость регулирования бокового притока к озеру с учетом объема искусственно по-даной воды.
Иловая грязь оз. Большой Тамбукан обладает лечебными свойствами. Ее широко используют различные оздоровительные учреждения не только на Северном Кавказе, но и в двадцати других субъектах Российской Федерации. Озеро расположено на границе Ставропольского края и Кабардино-Балкарской Республики (12 км юго-восточнее г. Пятигорска).
Небывало большой и длительный подъем уровня воды в оз. Большой Тамбукан, и связанное с ним распреснение рапы, создает угрозу снижения качественных характеристик грязи и деградации экосистемы природного феномена. В связи с этим целью работы является выявление причины аномально высокого уровня воды в озере и определение путей по улучшению его гидрологического режима.
В задачу авторов входило кратко охарактеризовать основные положения генезиса лечебной грязи с учетом ведущих ландшафтообразующих компонентов и техногенных факторов; оценить воздействие лесных насаждений на суммарное испарение атмосферных осадков; проанализировать влияние климатических условий на гидрологический режим водоема и наметить пути улучшения водной среды для жизнедеятельности гидробион-тов и грязеобразовательного процесса.
Озеро с лечебной грязью образовалось после завершения формирования котловины [17, 19]. Находящаяся в ней вода вначале была пресной. Минерализация постепенно увеличивалась за счет приноса солей подземными и поверхностными водами и испарения. Вместе с поверхностными водами в озеро поступали песок, глинистые и иловатые
частицы, которые образовали современные донные отложения. Исследования В.В. Штильмарка установили тождественность минеральной части ила и горных пород, окружающих озеро [1].
Планктон и приносимые поверхностными и грунтовыми водами органические соединения создали условия для развития микрофлоры, которая обусловила сложные биохимические процессы, сформировавшие современную лечебную грязь. Для последней характерно наличие черного коллоидного минерала - гидротроилита. При этом железо, будучи подвижным в закисной форме, поступало в озеро с грунтовыми водами и почвенным стоком, который приурочен к днищам переувлажненных ложбин, полосам вдоль водотоков. Поступление железа в озеро возможно также путем вовлечения в грязе-образовательный процесс свежих слоев майкопских глин в результате диагенеза [1].
Район оз. Большой Тамбукан следует отнести к орографической лесостепи, где коэффициент увлажнения - отношение осадков к испаряемости равен 0.75. Степная растительность занимала доминирующее положение на водосборе, а склоны северной и северо-восточной экспозиции гор Столовой и (возможно) Золотого кургана были покрыты широколиственным лесом судя по сохранившимся в 60-е годы прошлого столетия остаткам древесной растительности на северо-восточном склоне горы Столовой.
Геохимический режим озера менялся в зависимости от соотношения на водосборе степного и лесного типов растительности, так как лесные ценозы обогащены железом и алюминием и бедны
кальцием, а степные богаты кальцием и бедны железом [10]. Известно что емкость биогеохимической аккумуляции химических элементов в широколиственном лесу в 25 раз больше, чем в луговой степи [6], а водотоки с залесенными водосборами выносят железа в пять раз больше по сравнению с безлесными; во столько же раз больше выносится с лесных водосборов веществ, способных окисляться перманганатом калия [22]. Таким образом, степная растительность, зольность которой в два раза выше, чем древесной [21], после ежегодного завершения вегетации и минерализации, способствовала поступлению в озеро детрита в периоды образования поверхностного стока при снеготаянии и ливневых осадках. Участки естественного леса на склонах стимулировали миграцию железа в озеро.
За более чем 100-летний период использования лечебной грязи резкие изменения годовых сумм атмосферных осадков вызывали значительные колебания уровня и минерализации рапы, но не изменили состав воды в озере, а выпадение солей в осадок, катионный обмен и др. поддерживали установившееся равновесие [8]. Таким образом указанный выше и гидрологический, и гидрохимический режимы следует считать естественными процессами грязе-образования, при которых озеро, как правило, не покрывалось льдом зимой [4] и периодически подвергалось природной стерилизации при концентрации солей в воде 270 г/л и более, являющейся губительной для организмов [3]. Согласно данным Там-буканской метеостанции (ТМС) концентрация солей в озере превышала 270 г/л - "границу жизни" в 1914 (296 г/л), 1929 (473 г/л) и 1930 (481 г/л) гг. В 1930 г. в целях создания более благоприятных условий грязеобразования был построен трубопровод, по которому вода р. Этоки подавалась в озеро [4]. По другим данным обводнение озера началось в 1932 и закончилось из-за загрязнения речной воды в 1965 г. [24].
В 1964 г. минерализация воды составила 49 г/л и наметился тренд ее увеличения до 81 г/л в 1972 г. В 1977 и 1978 гг. на водосборе были пробурены две скважины и произведены пробные отборы воды. Минерализация рапы в озере в эти годы составила соответственно 60 и 50 г/л. В 1981 г. концентрация солей возросла до 56, после чего началось ее снижение до 25 в 1998 г., а затем некоторое повышение до 28 г/л в 2003 г.
Имеющиеся материалы наблюдений позволяют заключить, что озеро в течение 73 лет не подвергалось естественной стерилизации. Уровень воды в 1998 г. поднялся почти до 5.0 м относительно условного нуля. Средняя минерализация раствора черного слоя грязи с 72 в 1949 г. понизилась до 38 и 40 г/дм3 в 1997 и 2001 гг. соответственно [24].
Согласно исследованиям Р.Е. Муравлевой в озере активное развитие получили представители пресноводной фауны, а галофильный микробио-
логический ценоз замещен на пресноводный, сероводородный запах сменился меркаптановым, что может привести к ухудшению лечебных свойств иловой грязи [24].
Леса были посажены на водосборе озера на площади 690 га после 1960 г. На одном из участков в 12-летних культурах вяза в смешении со свиди-ной (порядно), ряды которых размещались вдоль склона, в 1973 г. наблюдались следы поверхностного стока (при ливне), а при подходе к озеру поток выработал промоину глубиной >1 м. Ранее этот склон (южной экспозиции) был покрыт степной растительностью, дернина которой надежно предотвращала эрозию почв, что подтверждается исследованиями ряда авторов [11, 14]. В сосновых насаждениях (ряды размещены применительно к горизонталям) после образования лесной подстилки, поверхностный сток не прослеживался. В лесных культурах лиственных пород (при размещении рядов вдоль склона), созданных на месте коренной степной растительности на тяжелых почвах (или подстилаемых глинистыми грунтами), прекращение поверхностного стока при ливнях и снеготаянии можно ожидать после трансформации его в дренажный [2].
В 1978-1980 гг. суммарное испарение воды растительностью за вегетационный период определялось по уравнению из [20]
Ер = (V! - ^2) + X - Y,
где Ер - суммарное испарение (физическое и транспирация), мм; VI и V2 - изменение запаса воды в почве (в одно-, двух- и трехметровом слое в зависимости от географического положения и физических свойств почв), мм; X - сумма атмосферных осадков, мм; Y - поверхностный сток, мм. Все составляющие V1, V2, X, Y определялись за период вегетации лесных насаждений.
На опытных участках в метровой толще (до глинистого водоупора) по слоям высотой 10 см определялась влажность почвы методом горячей сушки. Для каждого 10-см слоя почвы находилась объемная масса, данные о которой использовались для выражения запасов воды в мм.
Атмосферные осадки учитывались с помощью 23 дождемерных ведер, из которых 21 устанавливалось на почву под пологом леса через каждые 2 м (в виде креста) и два на открытом участке с лугово-степной растительностью.
Для учета поверхностного стока были сделаны стоковые площадки размером 4 х 10 м, которые изолировались листовым железом.
В 17-летних дубово-кленовых насаждениях суммарное испарение в теплый период года составило в 1978 г. - 400, 1979 г. - 272, 1980 г. - 267 мм, в условиях степной растительности - 371, 272, 276 мм соответственно.
Данные трехлетних наблюдений показали, что метровый слой почвы может удержать (на фоне наибольшего иссушения) 233 мм атмосферных осадков (если скорость инфильтрации почв будет равна или превысит интенсивность осадков) и израсходовать их на суммарное испарение, исключив поверхностный сток и питание грунтовых вод.
Оценка влияния лесных насаждений на суммарное испарение показала, что максимальный расход влаги наступает в 80-летнем возрасте дубовых дре-востоев и удерживается на высоком уровне в 100-летних древостоях [16]. Учитывая, что лесные насаждения могут осложнить водный режим озера, в 1980 г. сделан вывод о нецелесообразности дальнейшего залесения его водосбора [12].
По H.A. Воронкову [5] лесные насаждения, создаваемые в бассейне оз. Большой Тамбукан в целях увеличения поступления
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.