Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Физико-географические особенности 10
Геологическое строение 10
Рельеф 16
Климат 22
Растительность и почвенный покров 24
Вечная мерзлота 32
Поверхностные воды 35
Ландшафтно-индикационная характеристика 36
Глава II. Изменение климатических условий 37
Общие сведения 37
Район Братского водохранилища 39
Сравнение с районом пос. Бор на р. Енисей 40
Содержание озона 49
Выводы
Глава III. Водохранилище и система природная среда—хозяйство 51
Общие сведения 51
Зона косвенного воздействия 51
Зона подтопления 54
Зона береговой переработки и постоянного затопления 59
Лесная промышленность 71
Ущерб и выгоды создания водохранилища 72
Выводы 76
Глава IV. Активизация природно-антропогенных процессов
Зона косвенного воздействия 79
Зона подтопления 79
Зона береговой переработки 84
Зона постоянного затопления 93
Природно-антропогенные процессы ключевого участка 93
Зона подтопления 94
Зона береговой переработки 98
Выводы 100
Глава V. Ландшафтная характеристика 103
Общая характеристика ландшафтов зоны Братского водохранилища 103
Ландшафты ключевого участка «Балаганск-Кяхта» 114
Выводы 126
Заключение 130
Список литературы 131
Приложения
- Растительность и почвенный покров
- Сравнение с районом пос. Бор на р. Енисей
- Зона береговой переработки и постоянного затопления
- Ландшафты ключевого участка «Балаганск-Кяхта»
Введение к работе
Создание на р. Ангаре Братского водохранилища - самого крупного по объему водохранилища в России — повлекло за собой изменение природной обстановки в затопленной долине и на прилегающих территориях. Возникла сложная полиструктурная геосистема: «водохранилище — территориальное окаймление». При этом произошли сложные ландшафтные трансформации, вызванные всплеском хозяйственной деятельности, активизацией природно-антропогенных процессов и изменениями климата. Геосистема впитала и продолжает накапливать в себе в форме структурных и функциональных метаморфоз сигналы локального, регионального и глобального уровней.
Цена электроэнергии. Пуск первого агрегата Братской ГЭС (всего их 18) был осуществлен в 1961 г. За первые 6 лет выработка электроэнергии составила 64 млрд. кВт*ч и тем самым уже в период «временной эксплуатации» окупилась стоимость сооружения ГЭС (Рудых, Шкаров, 2001), но не ущерб населению, экономике и природе. При наполнении водохранилища была затоплена площадь 5500 км , с городами старый Братск и Балаганск, более 300 деревнями и ПО км железных дорог. Плодородные угодья: пашня, пастбища и сенокосы были потеряны. Вместо них в сельскохозяйственное использование вовлечены малоплодородные земли, в том числе бывшие под лесом. Гниение древесины вызвало загрязнение сероводородом придонной водной массы и гибель ценнейших видов рыб.
Братское водохранилище участвует в регулировании и перераспределении естественного стока огромной водной системы. Она включает оз. Байкал, р. Ангару с комплексом Иркутского, Братского и Усть-Илимского водохранилищ и р. Енисей. Амплитуда колебания уровня при сработке Братского водохранилища достигает 10 м. Значительные перепады уровня, вызванные не только регулированием естественного стока, но и ветровыми стонами и нагонами, провоцируют активизацию природно-антропогенных процессов, резко снижают рыбопродуктивность мелководий.
Появление огромного водного резервуара вызвало изменение гидрологических, микроклиматических, гидрогеологических и геоморфологических условий, стало причиной полиструктурной трансформации ландшафтов. Создание мощной ГЭС, алюминиевого и лесоперерабатывающего комбинатов позитивно сказалось на экономике
региона, но при этом ухудшило его природные условия. Братск - один из самых неблагоприятных в экологическом отношении городов России.
Актуальность. Ландшафтно-геоэкологическое исследование зоны Братского водохранилища на основе анализа и обобщения первичных климатических, гидрологических и ландшафтных данных, ранее не проводилось. Выявление структурно-функциональных особенностей макрогеосистемы «водохранилище-территориальное окаймление» может служить основой для понимания роли локальных, региональных и глобальных факторов в ее становлении и развитии, а также отклика макрогеосистемы на природные изменения и антропогенные воздействия. Использованный набор подходов достаточно перспективен и может быть применен при геоэкологическом анализе крупномасштабных геосистем, что может рассматриваться как один из аспектов актуальности диссертационной работы.
Цель — ландшафтно-геоэкологическое изучение геосистемы зоны Братского водохранилища, анализ .>: функциональных черт, в том числе через раскрытие специфики природно-антропогенных процессов и показ полиструктурных особенностей с учетом ретроспективы; выявление динамики природной среды района водохранилища под воздействием региональных и глобальных факторов. К первым отнесены многоаспектные воздействия созданного к 1967 г. Братского моря, ко вторым -изменения, связанные в основном с последней волной глобального потепления климата, проявляющейся с конца 1970-х - начала 1980-х гг.
Задачи исследования:
Показать специфику физико-географических условий района исследований;
Оценить вклад глобальной и региональной составляющих в изменение климата и связанных с этим других процессов;
Охарактеризовать важнейшие черты экзодинамики;
Выявить ландшафтную структуру исследованного района;
Составить специализированную ландшафтно-геоэкологическую карту (1:1500000) на весь регион и две одноименные карты (1:200000) на ключевой участок: первая — для этапа перед созданием водохранилища, вторая -для времени после его наполнения;
Установить изменения природных сред и полиструктурной трансформации ландшафтов под воздействием глобальных и региональных факторов.
Научная новизна. Применительно к району Братского водохранилища,
находящегося в трех разных по географическим условиям подразделениях Средне-
Сибирской физико-географической страны, нами разработана эмпирическая модель
ландшафтной структуры и предложена классификация природных комплексов и их
различных модификаций. При оценке функциональных характеристик ландшафтных
подразделений использована информация о специфике природно-антропогенньгх
процессов. Проведено ретроспективное ландшафтно-геоэкологическое
картографирование на примере ключевого участка «Балаганск-Кяхта». Это позволило выявить особенности полиструктурной трансформации геосистемы района Братского водохранилища вследствие его «вторжения» в природную среду Верхнего Приангарья. Выявлена связь между последней фазой глобального потепления климата и процессами в функциональных подразделениях геосистемы.
Защищаемые положения:
I. Район Братского водохранилища — природно-антропогенная геосистема, включающая рукотворное море и территориальное окаймление с трехчленной пространственной макроструктурой. Ее составляют:
- часть Средне-Сибирской физико-географической страны, подразделяющаяся на
ландшафты Ангарского кряжа, Лено-Ангарского плато и Иркутско-Черемховской
равнины;
с существующими в них:
двухярусным геоморфологическим каркасом, образованным ярусом мел-палеогеновой поверхности выравнивания и ярусом расчленяющей ее неоген-четвертичной долинной сети;
системой четырех функциональных зон: а) косвенного воздействия водохранилища; б) подтопления; в) береговой переработки, в том числе в чередующихся субаэральньгх и субаквальных условиях и г) постоянного затопления, где сосредоточен мертвый объем акватории.
Ландшафтные подразделения низкого иерархического уровня, в частности урочища, стали обладать дополнительными свойствами вследствие переформирования
* использованы термины К.Н.Дьяконова (2002); правда, из-за недостатка данных, в полном объеме их в работе использовать не удалось.
иерархической макроструктуры геосистемы в сторону усложнения с момента возникновения водохранилища.
ИВсплеск новообразования модификаций ландшафтов (селитебных, полевых, пастбищных, связанных с лесной промышленностью) и соответствующего уменьшения ареалов условно-коренных комплексов в сочетании со значительно увеличивающимся загрязнением воздушной и водной среды понизили экологический потенциал геосистемы района водохранилища.
Ш. Последняя волна глобального потепления климата (фиксируемая в повышении среднегодовых температур, их положительном тренде, смягчении зим и удлинении переходных сезонов) отразилась, в частности, в учащении периодов низкого и высокого стояния уровня водохранилища, более позднего его замерзания. Все это прямо и косвенно повлияло на ландшафтную динамику геосистемы водохранилища во всех ее четырех функциональных зонах.
Наиболее типичны: 1) в зоне косвенного воздействия ^ учащение лесных пожаров в связи с более частыми периодами засух и жары, а также эрозия и дефляция; 2) в зоне подтопления вследствие повышения и учащения колебаний уровня грунтовых вод — продолжающееся активное развитие карста, суффозии, просадок и провалов; 3) в зоне береговой переработки — интенсивное переформирование берегов вопреки ожиданию некоторого затухания этих процессов; 4) в зоне постоянного затопления — изменение динамики подводных процессов в связи с упомянутыми преобразованиями в режиме водохранилища.
IV. В изменении гадроклиматических параметров геосистемы в период 1966-2000 гг. выявлено превалирование роли глобальных факторов над региональными.
Процедура исследования. В процессе разработки темы использовались ежемесячные данные по стоку по гидропостам Богучаны, Енисейск и Игарка на pp. Ангаре и Енисее, а также ежедневные, ежемесячные и ежегодные метеоданные по станциям Восточной Сибири, ежедневные данные по уровням Братского водохранилища за период его эксплуатации. Помимо работы в библиотеках г. Москвы, были предприняты: выезд для полевых наблюдений в г. Братск; сбор материалов в институтах г. Иркутска; статистическая обработка данных по температуре воздуха и стоку из ВНИИГМИ МИД г. Обнинска и Гидрометеорологической службы г. Иркутска. Составление ландшафтно-геоэкологических карт проюдилось по материалам Ландшафтной карты юга Восточной Сибири 1 : 1 500 000,
1977 и Карты геологического строения берегов Братского водохранилища, 1971; топографических карт 1:100 000 и 1:500 000; карты Лессовых отложений Восточной Сибири. Также были привлечены снимки низкого и среднего разрешений со спутника «Ресурс» 1997 года. При дешифрировании снимков использовались методические приемы, примененные в атласе «Космические методы геоэкологии» (1998). Для проведения статистических расчетов использовалась программа Excel, для составления карт—программы Maplnlb, CorelDraw.
Изученность проблемы. В 1972 г. А.Ю. Ретеюм, К.Н. Дьяконов, Л.Ф. Куницьгн ввели понятие гидротехнической системы для водохранилищ. К.Н.Дьяконов (2002) разработал деление сферы воздействия водохранилищ на зоны, подзоны и пояса В течение последних 40 лет осуществлялось целенаправленное изучение природно-антропогенных процессов, развивающихся в ландшафтных окаймлениях водохранилищ Ангаро-Енисейского каскада Его проводят в Институте земной коры СО РАН на системе геодинамических полигонов и стационарных участках. Результаты освещены в сборниках: «Вопросы специальной гидрогеологии Сибири и Дальнего Востока» (1962), «Гидрогеология СССР» (1968), «Исследования берегов водохранилищ и озера Байкал» (1964), «Вопросы геологии Прибайкалья и Забайкалья» (1967), «Инженерная геология Прибайкалья» (1968), «Труды совещания по изучению берегов водохранилищ и вопросов дренажа в условиях Сибири» (1969), «Изменение естественных гидрогеологических условий в результате крупного гадроэнергетического строительства» (1975), «Формирование берегов Ангарских водохранилищ» (1976), «Изучение берегов водохранилищ Сибири» (1977), «Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ. Братское водохранилище» (1978), «Берега водохранилищ: Тезисы докладов к V совещанию по изучению берегов сибирских водохранилищ» (1980), «Геологические и экологические прогнозы» (1984), «Изменения геологической среды и их прогноз» (1985), «Техногенные изменения природной среды» (1988), «Формирование берегов Ангаро-Енисейских водохранилищ» (1988), «Геолого-геоморфологические аспекты водохозяйственных проблем Сибири» (1990), «Проблемы охраны геологической среды на примере Восточной Сибири» (1993) и др. В монографии Г.И.Овчинникова, СХЛавлова, Ю.Б.Тржцинского «Изменение геологической среды в зонах воздействия Ангаро-Енисейских водохранилищ» (1999) характеризуются природно-антропогенные процессы, охватившие площадь, примерно равную размерам самого водоема, а также дается прогноз на дальнейшее их развитие.
Остальные компоненты ландшафта изучены в меньшей степени. Особенно это касается почвенного и растительного покровов. Изучение данных компонентов ландшафта проводилось Переселенческим управлением по исследованию колонизационных районов Азиатской России в начале XX века. Затем описания, проведенные Г.А. Боровиковым (1910,1913), АН. Криштофовичем (1913), ПН. Крыловым (1919), были использованы НА. Гвоздецким, Н.И. Михайловым (1970), Ю.П Пармузиным (1964) при физико-географическом районировании Восточной Сибири. Изменения в растительном и почвенном покровах в связи с влиянием водохранилища изучены ОП^Вендровым (1976), К.Н. Дьяконовым (1975, 1976, 1978). Проблемы изменения гидрологического и климатического режимов на Братском водохранилище затрагиваются в сборнике Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ. Братское водохранилище», в книгах РШега (1978), ЮММатарзина и др. (1981), ИНИванова (1991). Помимо изучения изменений природной среды, нужно отметить исследования социальных условий ЛАБезрукова и СПЕлина. О природных и социальных изменениях в зоне Братского водохранилища в своих работах писали также А.Б. Авакян, В А. Шарапов (1968). На территорию юга Восточной Сибири составлена ландшафтная карта 1:1500000 под редакцией В.Б.Сочавы. Идеи вышеперечисленных авторов в той или иной форме ассимилированы в представленной диссертации, в частности при использовании ландшафтно-геоэкологического подхода к изучению геосистемы зоны Братского водохранилища.
Приношу глубокую благодарность научному руководителю профессору СЛГорш-кову, консультанту по разработке электронной версии ландшафтно-геоэкологических карт доценту БААлексееву, бьшшему директору СканЭкс Д.В.Добрынину, предоставившему снимки со спутника «Ресурс», профессору Г.Н Огуреевой, предоставившей Ландшафтную карту юга Восточной Сибири, профессору лаборатории аэрокосмических методов географического факультета МГУ В.И.Кравцовой, профессору кафедры гидрологии суши КІСЗдельштейну, научным сотрудникам ВНИИГМИ МЦД г. Обнинска и Иркутского управления Гидрометслужбы, сотрудникам отдела гидрологии ИГ РАН проф. Н.И.Корон-кевичу и СТ.Н.С. А.Г.Георгиади за ценные консультации и предоставленные материалы. Диссертант многим обязан безвременно ушедшему из жизни в начале 2005 г. д.г.н. ИЗК СО РАН Геннадию Иннокентьевичу Овчинникову.
Растительность и почвенный покров
Широкое распространение южно-таежных ландшафтов с преобладанием хвойных деревьев объясняется как особенностями современного климата в этой части лесной зоны Сибири, так и своеобразием сложной истории формирования ее ландшафтов в течение кайнозоя (Логачев и др., 1964). Похолодание климата в конце неогена привело к исчезновению хвойно-широколиственных лесов сначала в горах Средней и Южной Сибири, а затем и на равнинных участках. Вместо них появляются таежные леса из хвойных деревьев: ели, пихты, кедра. Темнохвойная тайга довольно быстро опустилась с гор на соседние равнины, и к началу четвертичного времени занимала уже почти всю территорию Сибири.
Территория, окаймляющая Братское водохранилище, расположена главным образом в подзоне южной тайги и отчасти в подзоне подтайги остепненной. Континентальный климат с достаточной влажностью и умеренными температурами способствовал образованию почв преимущественно подзолистого типа. В нижнем течении Оки и Ии распространены дерново-подзолистые почвы, которые к югу сменяются серыми лесными и черноземами. Подзона южной тайги раньше была покрыта темнохвойной тайгой, лишь пески вторых террас и южные более нагреваемые склоны были покрыты сосняками. Песчаная почва, положение их в широкой долине Ангары, где более тепло, обращение этих склонов на юг, все это было причиной тому, что сосна могла сохраниться здесь всегда. На севере и северо-западе господствовала тайга елово-кедровая с примесью лиственницы, на юге и востоке к ней в значительной мере примешивалась пихта и лиственница.
В результате пожаров на водоразделах сплошная кедрово-пихтово-еловая тайга на влажных и холодных почвах сменилась вторичными березовыми водораздельными лесами, а по склонам опускание уровня вечной мерзлоты под гарями, усиление подзолообразования способствовали процессу надвигания сосны на темнохвойную тайгу (Ганешин, 1910; Поварицын, 1934; Суслов, 1954). На речных террасах с болотными почвами встречаются ельники. Они образуются там, где по условиям рельефа возможно легкое заболачивание почвы, появление высокого уровня мерзлоты и, это главное, благоприятных условий для развития Sphagnum. Подлесок редкий с сомкнутостью менее 0,1, сложен единичными экземплярами черемухи, рябины, кизила (Cornus sibirica), шиповника {Rosa acicularis), спиреи {Spiraea media) и смородины {Rubes rubrum). Травяной покров рыхлый со степенью покрытия 0,8, фон образуют злаки, хвощ {Equisetum pratense) и осока {Сагех pediformis). Моховой покров сплошной, мощностью 15 см (Поварицын, 1934). Ель является наиболее стойкой породой и в отношении вредного воздействия излишне холодной влаги. Развитие мхов идет быстро благодаря обильной влажности. Появление же сплошного мохового покрова вызовет повышение уровня мерзлоты, что при наличии теневыносливой ели обусловит гибель сосны, лиственницы, кедра и пихты. Благодаря затеняющему влиянию полога этих пород мхи сохраняют необходимую им влажность воздуха и создают условия, исключающие возможность развития своих покровителей (механическое влияние, условия аэрации) (Сукачев, 1923). Пихта - самое редкое, наименее распространенное дерево края, она предпочитает наиболее питательные почвы и не мирится с почвами физиологически сухими. Кайма из пихты по аллювиальным террасам называется здесь «рядовой пихтой». Кедр -порода гораздо менее требовательная, чем пихта. Он встречается даже на выходах траппов по Ангаре, а также с небольшой примесью лиственницы в елово-пихтовой тайге, располагающейся как в долинах рек, так и ближе к склону долины. Гораздо более чувствителен кедр к мерзлоте. Лиственница может мириться и с наличием высокого уровня мерзлоты и со слабой питательностью почв и с излишней влажностью. Наиболее роскошные экземпляры этого вида встречаются по древним террасам рек с богатыми почвами и отсутствующей мерзлотой, как в долине Ангары и по террасам других рек у самой границы их со стороны реки, где лиственница, как и пихта, образует рядовой листвяг (Боровиков, 1913; Поварицын, 1934). Сосновые и сосново-лиственничные боры обычно негустые, с хорошо развитым ярусом кустарников, преимущественно из даурского рододендрона, и густыми зарослями луговолесных трав. Под такими лесами формируются слабооподзоленные или неоподзоленные дерново-лесные или дерново-лесные бурые почвы. Сосна здесь чаще всего поселяется на южных склонах с песчаными или щебнистыми почвами; лиственница более обычна на холодных почвах междуречий и северных склонах. В.А.Николаев (1948) и Б.В. Надеждин (1958) выделяют под сосновыми и лиственнично-сосновыми лесами коричневые дерново-лесные и дерново-карбонатные почвы. Почвы, формирующиеся на сибирских траппах, содержащих много железа и мало окислов кремния, бывают обогащены полуторными окислами железа даже в верхних горизонтах, которые имеют бурую или коричневую окраску и лишены типичной для подзолистых почв белесоватости. Эти почвы, описанные в бассейне Ангары под сосново-лиственничными лесами, предложено называть «дерново-лесными железистыми» (Макеев и Ногина, 1958).
Среди сосновых боров различают несколько типов. Средние по условиям увлажнения и дренажа участки заняты бруснично-разнотравными борами, в которых заросли кустарничков — брусники, черники и голубики — чередуются с полянами из вейника наземного, овсяницы, прострела желтеющего, ириса русского. На более влажных местообитаниях обычны мшистые боры. Лучшие леса относятся к типу сухих лишайниковых и рододендроновых боров (Гвоздецкий, Михайлов, 1970).
Л.В. Шумилова (1962) относит основную область распространения зональных лесов в Сибири к бассейну Ангары - ее верхнему и среднему течению, а также ее водоразделу с верховьями Подкаменнои Тунгуски, Лены и Нижней Тунгуски. На этом пространстве сосновые леса занимают разнообразные местообитания за исключением слабо дренированных площадей на водоразделах и в долинах, произрастая не только на подзолистых почвах (песчаных, супесчаных, суглинистых, хрящеватых), но и непосредственно на обнажениях коренных горных пород — кембро-силурийских известняках и доломитах.
Некоторые исследователи склонны считать всю эту область сосновых боров вторичной, связывая ее с антропогенным фактором - пожарами, которые якобы способствовали завоеванию светолюбивой сосной площадей, освободившихся от темнохвойной тайги (Боровиков, 1910; Сочава, 1956). Но Я.Я. Васильев (.1932) установил наличие в лесах различных возрастных групп сосны — вплоть до 200-250 лет — при прекрасном возобновлении этой породы и в настоящее время. Таким образом, здесь совершенно нельзя подметить тенденцию к вытеснению сосны и к замене ее на темнохвойные, что наблюдалось в случае временного характера сосновых насаждений, связанного с захватом гарей.
В восточной части ареала сосновых лесов, в бассейне Ангары, в них появляется нередко значительная примесь лиственницы. Наиболее разнообразной и типичной для сосновой зоны является группа кустарниковых лесов (Pineta fruticosa), в составе которой как крупно-кустарниковые ассоциации (ольховые, рододендровые), так и кустарничковые (брусничные). В бассейне Ангары распространены лишайниково-брусничные боры на маломощных каменистых или песчаных почвах. Сосны в таком лесу имеют слабое возобновление. В подлеске ольха и багульник. Хорошо освещенная поверхность почвы покрыта кустистыми лишайниками с примесью мхов и обильными кустиками брусники. Из прочих растений встречаются: Pulsatilla patens, кошачья лапка, колокольчик, Calamagrostis epigeios.
Сравнение с районом пос. Бор на р. Енисей
Изменения глобально-осредненного температурного хода складываются под влиянием колебаний разных масштабов. Во-первых, это изменения от года к году (межгодовые колебания); во-вторых, флуктуации с характерной ритмичностью порядка десятка ,или нескольких десятков, лет. Их характерным примером служит потепление 1940-хх гг. и похолодание 1960-х гг. Третья особенность - это глобальный тренд температуры (Кислов,2001). Все эти глобальные особенности четко прослеживаются и в изучаемом районе.
С 1966 наблюдалось усиление континентальное в районе Подкаменной Тунгусски. Несмотря на некоторое потепление в зимнее время, за истекшие 45 лет происходило постепенное более яркое проявление сезонов года - становились заметнее весны и осени (уменьшение температур на 1-3С), лето укоротилось примерно до 2х месяцев и стало жарче (на 2-4С) (рис. 11), что скорее всего связано с циркуляционным фактором. Г.П.Курбаткин (1994) отмечает, что осредненные по времени переменные, описывающие атмосферную циркуляцию и климат, сложным образом связываются с термодинамикой земной поверхности суши и океана Хотя поглощение солнечной радиации происходит главным образом у поверхности Земли, возникающие в результате сил плавучести движения атмосферы окончательно обусловливают все переменные общей циркуляции атмосферы, в том числе и термическую структуру. Таким образом, современное изучение сезонных изменений климата с учетом атмосферных движений всех масштабов во взаимодействии с климатообразующими факторами состоит в воздуха по ст. Братск вевдуха по ст. Бор определении скорости прямого нагревания и охлаждения климатической системы, обусловленных изменяющимися во времени внешними тепловыми воздействиями, и в определении стректурных режимов общей циркуляции атмосферы (Курбаткин и др., 1999).
В районе Братского водохранилища период 1962-1984 гг. ознаменовался, напротив, снижением степени континентальности, уменьшением годовой амплитуды на 2,0-2,5С (Савкин, 2000) (рис. 9,10). На рис. 9 видно, что в первых двух декадах года наблюдается существенное повышение температур и сглаживание зимне-весеннего и весенне-летнего переходов. В последние 10-15 лет можно говорить лишь о зимнем отепляющем влиянии искусственного водоема, в летний же период, повидимому, происходит сильный нагрев воздуха от поверхности суши и в это время воздействие водной массы минимально. изменений, так среднемноголетнее количество осадков по ст. Бор с 1966 по 1984 г. составило 596 мм, с 1985 по 1998—612 мм, по ст. Братск 342 мм и 362 мм соответственно (рис. 12,13). Максимальные отклонения от среднемноголетней нормы для ст. Бор (603 мм) составили +24% и -27%, а для ст. Братск (норма 351 мм) +31% и —26%. Для более четкой оценки влияния водохранилища на количество атмосферных осадков возьмем ст. Балаганск (рис. 14), для которой с 1986 года количество осадков постоянно ниже нормы (307 мм). Исключение составляет 1994 год, когда выпало наибольшее количество осадков с 1966 по 1996 год (455 мм). 1993-1994 годы отмечены максимальной амплитудой осадков, т.к. это годы абс. минимума и абс. максимума сообтветственно. Коэффициент корреляции между количеством атмосферных осадков по ст. Балаганск с этой же климатической характеристикой по ст. Братск составляет +0,22, по ст. Бор - -0,21, что может свидетельствовать как о влиянии водохранилища, так и о нахождении станций в разных климатических и синоптических ситуациях. Действительно, в Тунгусской области в холодный период наблюдается частая повторяемость циклонов, приходящих с запада или северо-запада (до 7-8 циклонов в месяц с ноября по март). Это способствует образованию здесь значительного снежного покрова (см. ниже). В Приангарской области, напротив, циклоны наблюдаются крайне редко (Мячкова, 1983). Ст. Братск и Балаганск находятся в различных ландшафтных условиях — таежных и степных соответственно, сильно антропогенно измененных. Несмотря на столь значительное отличие природных условий можно проследить региональное влияние искусственного водоема. Об этом может свидетельствовать корреляция между осадками ст. Братск и Иркутск (+0,28) (рис. 15).
Коэффициент корреляции между количеством осадков по ст. Братск и по ст. Бор изменился от +0,25 в 1966-1984 гг. до -0,49 в 1985-1996 гг.
Внутригодовое распределение осадков (рис. 16, 17) характеризуется их преобладанием в теплый период года (V-IX) для района Братского водохранилища — для ст. Братск 67%, Балаганск — 75% и равномерным для теплого и холодного периодов для ст. Бор (51% в теплый период). Если взять осадки за общепринятый теплый период (IV-X), то процентное соотношение будет следующим—78%о, 84%, 67% соответственно. Устойчивый снежный покров формируется в данном районе в последней декаде октября, а сходит в конце апреля-начале мая. Таким образом число дней со снежным покровом по среднемноголетним данным составило 204 — для ст. Бор, 176 — для ст. Братск и 163 - для ст. Балаганск. Максимальная высота снежного покрова наблюдается в последней декаде февраля — начале марта. Высота снежного покрова уменьшается от северо-запада к юго-востоку, так наибольшая декадная высота снежного покрова для ст. Бор колеблется от 108 см (5% обеспеченность) до 49 см (95% обеспеченность), а для ст. Братск от 43 до 24 см соответственно. По данным для ст. Бор увеличились максимальные высоты снежного покрова за холодный период (XV), что свидетельствует о более интенсивном выпадении твердых атмосферных осадков, чаще всего отдельными сильными снегопадами.
Что касается коэффициента корреляции между- температурой воздуха и атмосферными осадками, то для ст. Бор он составил -0,20 до периода с 1966 по 1984 г. и +0,67 с 1985 по 1997 г.; для ст. Братск +0,49 и -0,73 соответственно. Этот факт может свидетельствовать об изменении синоптической ситуации над данным районом. Действительно, при сопоставлении климатических показателей с индексами Вангенгеима можно сказать, что с западным типом циркуляции связаны 34% осадков по ст. Бор, 50% повышений температуры воздуха в данном районе (особенно за последние 15 лет, с 1986 года). Если для Бора осадки связаны с западным типом циркуляции, то для Братска - с меридиональным, а в последние 15 лет—с восточным типом циркуляции (с понижением температуры воздуха). Можно сказать, что за истекшие 15 лет западные ветра стали более теплыми и менее влагонасыщенными. На ст. Бор они вызывают осадки, а на ст. Братск при этих ветрах, наоборот, осадки уменьшаются, а температура растет. Тогда как до 1985 года западная составляющая приносила осадки в большем количестве случаев.
Таким образом, в сравниваемых районах наблюдается метахронное изменение климатических компонентов.
За счет постоянства количества осадков, а также увеличения среднегодовых температур, наметился отрицательный тренд эрозионной опасности. Правда, этот тренд также напрямую зависит от хозяйственной деятельности человека (вырубка лесов, распашка), а в районе Братского водохранилища вследствие непрекращающегося сведения лесов происходит активизация экзодинамических процессов, в частности прогрессируют эрозионные явления.
Таким образом, в районе Братского водохранилища накладываются два процесса: местное отепляющее воздействие водной массы, а также изменение атмосферной циркуляции в данном_районе.
Зона береговой переработки и постоянного затопления
Братское водохранилище призвано осуществлять многолетнее регулирование стока, заключающееся в перераспределении стока из многоводных лет и периодов в маловодные. При этом типе регулирования водохранилища в многоводные и средние по водности годы задерживают сток половодий и, таким образом, накапливают запасы воды для повышения сбросов в маловодные годы. Водохранилища воздействуют как на средний годовой, максимальный и минимальный стоки, так и на его распределение в году.
Братское водохранилище. Плотиной Братской ГЭС создано самое крупное по объему долинное водохранилище России. При полном объеме 169,4 км3 оно имеет полезный объем 48, 2 км3. Площадь зеркала водохранилища при нормальном подпорном уровне составляет (102, 0 м) 5470 км2. От плотины гидроузла оно распространяется вверх по Ангаре на 560 км, по Оке - на 360 км, по р. Ия - на 180 км. Ширина отдельных озеровидных расширений в северо-западной части водохранилища достигает 20 км, в южной части, вблизи выклинивания кривой подпора - 2-5 км. Глубины водохранилища по судоходному ходу ангарской части увеличивается от 12-14 м в верхней части до 100-110 м в нижней части у плотины, средняя глубина при НПУ составляет 31 м. Общая протяженность береговой линии юдохранилища 6000 км. Берега водохранилища сильно изрезаны многочисленными фиордами и заливами. Длина отдельных из них составляет десятки километров.
Регулирование. Под воздействием волнения и подпора уровней фунтовых вод на отдельных участках происходит интенсивный размыв берегов: Зона мелководий с глубинами менее 4 м весьма незначительна и составляет всего около 5 % от площади водохранилища. Водохранилище питается боковыми притоками с площади водосбора 163000 км2 и стоком от Иркутской ГЭС, который по объему почти в 2 раза превышает боковой приток (Ресурсы..., 1972). Братское водохранилище осуществляет глубокое многолетнее регулирование стока Ангары. Ери эксплуатации юдохранилища в условиях средней водности амплитуда колебаний его уровня обычно не превышает 2-3 м, а в маловодные годы она увеличивается до 5-6 м. В критический маловодный период Братское водохранилище может быть сработано на глубину до Юм, т.е. в пределах всей полезной емкости. Годовой ход уровня определяется характером его сработки и наполнения. Минимальный уровень обычно наблюдается в конце апреля - начале мая, затем он постепенно повышается и достигает максимальной высоты в конце августа-сентябре. Для накопления в Братском водохранилище проектного объема воды потребовалось 6 лет. Наполнение юдохранилища было начато в конце сентября 1961 г., а закончилось в середине сентября 1967 г. (Бахтиаров, 1969; Иванов, 1991). Регулирование речного стока, осуществляемое с помощью водохранилищ, привело к преобразованиям его естественного режима. Наиболее существенные изменения произошли в годовом режиме стока. Уменьшился сток летне-осеннего периода ( с 8320 м с до 5870 MVC) и увеличился сток зимнего периода (с 1970 до 2740 MVC). Зарегулированные средние месячные расходы воды отличаются высоким постоянством в течение всего года (около 3000 MVC) при изменении естественных расходов в пределах от 1750-4600 м3/с. Изменение режима стока Ангары под воздействием строительства Братской ГЭС привело к изменению уровенного режима реки: исчезли зажорные подъемы, а также оказались срезанными многочисленные пики при прохождении летних паводков. Ход уровня здесь характеризуется малыми амплитудами колебаний и целиком определяется режимом работы Братской ГЭС (Иванов, 1991).
Рассмотрим более подробно водный баланс данной территории. В его приходной части господствует поверхностный приход водосбора (91,6 км3), дающий 98% общего прихода воды. Подавляющую долю расходной части составляет сброс вод через гидроузел (91,8 км3) (Матарзинидр., 1977). Колебания уровня. При создании водохранилищ основным фактором, влияющим на формирование ландшафтных комплексов окаймляющих территорий, является режим колебаний уровня воды. В зависимости от амплитуды колебаний, морфометрического и геологического строения береговой зоны по периферии водохранилища возникают территории переменной ширины и площади периодического затопления и осушения. При значительных колебаниях уровня воды меняется площадь водохранилища. Все это влияет на многие гидрологические и водохранилищ Европейской части России, у которых максимальное наполнение наблюдается в весеннее время, а максимальная сработка—в зимнее, Братское водохранилище имеет другое внутригодовое распределение. Размах внутригодовых колебаний уровня воды Братского водохранилища менялся от 1,92 м в 1995 г. до 5,85 м в 1983 г., в среднем составив 3,20 м. В большинстве случаев (29 лет из 37) амплитуда внутригодовых колебаний уровня составляла 2-4 м. В течение 37-летнего периода 1967-2003 гг. Братское водохранилище практически только 10 лет наполнялось до НПГ. Наполнение юдохранилиша до НПГ и колебания его уровня в значительной степени зависят от характера берегов (равнинные, отвесные) и водности притоков в отдельные годы объема водохранилища от его уровня взаимосвязь высоты среднегодового уровня Братского водохранилища и боковой приточности на участке Иркутск-Братск за период 1967-2003 гг. Среднегодовая приточность воды за этот период колебалась в пределах 734-1275 мтсек, среднее ее значение составило 1019 м/сек. На рис. 24 видно, что низким стоянием уровня предшествовала пониженная боковая приточность, высоким — повышенная. Коэффициент корреляции уровня Братского водохранилища и боковой приточности предшествующего года равен 0,60tfc0,06. Колебания уровня Братского водохранилища создают по периметру зону временного затопления и осушения, которая с учетом данных Гидропроекта (табл. 4, рис. 25) составила по объему около 50 км3 (48,6 км3) и по площади 1450 км2 (26,5% площади при проектном НПГ) за период 1967-2003 гг. при амплитуде колебаний Юм. Таблица. 4. При минимальной отметке уровня 391,80 м абс. площадь зеркала водохранилища составляет 4018 км2, а объем равен 120,64 км3 (73,5% шіощади и 713% объема при НПГ).В зависимости от морфологического строения ложа, конфигурации берегов и удаленности от плотины уменьшение площади и объема при понижении уровня от НПГ на различных участках различно. Эта зона посменного затопления и осушения, свойственная для всех водохранилищ в целом, практически не изучена ни в экологическом, ни в природном отношении Рдельштейн, 1988). Сопоставление кривых колебания уровня Братского водохранилища и среднегодовых температур юга Восточной Сибири показывает, что уже с конца 1970-х годов наметилась тенденция к систематическому учащению периодов с низким положнием береговой линии водоема. Это свидетельство, что последняя волна потепления климата стала фактором активизации переформирования берегов и карстово-суффозионных процессов, т.е. по меньшей мере она повлияла на ландшафтную динамику в зонах подтопления и береговой переработки, а также в зоне постоянного затопления.
Ландшафты ключевого участка «Балаганск-Кяхта»
Анализируя эти две карты можно отметить не только изменения в почвенном и растительном покровах в полосе гидрогеологического влияния водохранилища, но и изменение ландшафтной структуры: снижение роли условно-коренных комплексов, вследствие их частичного замещения селитебными, полевыми и гарями, а также линиями новых коммуникаций. Так, взамен утраченных полевых урочищ террас нижнего и среднего комплекса в сельскохозяйственный оборот введены урочища нижнего уровня яруса поверхности выравнивания, которые подвержены широкомасштабному воздействию таких природно-антропогенных процессов как эрозия, суффозия, карст и др.. Степные участки пологих привершинных склонов, покрытые лессовидными суглинками, распаханы. Также полностью введены в сельскохозяйственный оборот урочища высоких террас Ангары, где до создания водохранилища произрастали березово-сосновые леса на дерново-карбонатных почвах, чередовавшиеся с дерновинно-мелкозлаковыми и типчаково-ковыльными степными ассоциациями на черноземах выщелоченных.
Район выбран не случайно. Он находится в подзоне подтайги с островами степи. Здесь пространства высоких песчаных террас р. Ангары в основном превращены в поля под зерновыми. Развито молочно-мясное скотоводство с крупными пригородными базами (степные территории) и таежное земледелие и различные виды пригородного хозяйства (Шоцкий, 1970).
Воздействие человека наиболее быстро и непосредственно сказывается на морфологических составньк частях ландшафта. Производственная деятельность человека в первую очередь затрагивает отдельные угодья, т.е. морфологические единицы ландшафта, вовлеченные в хозяйственное использование. Это приводит к усилению внутриландшафтной дифференциации за счет возникновения различного рода модификаций, усиливающих пестроту в ландшафте, но имеющих в значительной мере обратимый характер (Исаченко, 1965).
Наиболее освоенной в хозяйственном смысле территорией в зоне Братского водохранилища является Тулуно-Иркутская лесостепь. Она характеризуется наличием чередующихся пашен и участков леса - смешанного, березового. Это остатки существовавшего здесь прежде сплошного леса В целом Ангаро-Ленская лесостепь характеризуется четким распределением растительности в соответствии с особенностями рельефа. Все обширные водораздельные пространства заняты лесом, преимущественно хвойным, тогда как степь располагается узкими лентами, шириной не более 5-6 км по древним террасам (до 15 км на левобережье Ангары).
Еще до строительства водохранилища несмотря на то, что оно занимает всего около 4% от общей площади Иркутской области, здесь было сосредоточено около 30% всех сельскохозяйственных угодий области (Надеждин, 1961). Господство сосновых и вторично-сосново-березовых брусничниковых лесов приурочено к супесчаным породам. К почвам на тяжелых суглинках и глинах приурочено сосново-березовое редколесье с лесостепным разнотравьем. В Окско-Зиминском междуречье сосново-березовые леса чередуются с богатым лугово-лесным разнотравьем.
Примыкающая к водохранилищу южная часть Тулуно-Иркутской лесостепи занимает древние террасы и высокую равнину, расчлененную сетью ложбин и падей. Почвообразующими породами на равнине служат продукты выветривания кембрийских известняков, на террасах - древние аллювиальные отложения.
Большая часть площади, которая раньше была занята степной растительностью, в настоящее время распахана (см. карта 5). По склонам и падям и частично на положительных формах рельефа произрастает молодой сосново-березовый лес. К югу от Балаганска распространены солонцеватые черноземы и серые малогумусные маломощные дерново-карбонатные почвы, используемые под сенокос и выпас. При освоении этих черноземов под пашню они в существенной степени утратили агрегатную структуру и в их составе увеличилось содержание пылеватых частиц. Севернее Балаганска леса больше распространены по вершинам водоразделов и по склонам падей. Бывшие степные территории, а также под редколесьем и кустарниками распаханы. Основной фон почвенного покрова представлен коричневыми дерново-карбонатными почвами (Какотчикова, 1970).
Водная и ветровая эрозия в подтайге имеет широкое распространение. Этому способствует расчлененный рельеф, ливневой характер осадков, преобладающая часть которых выпадает в течение теплого короткого периода, сильные ветры в весенний период, отличающиеся засушливостью, значительное обезлесение территории, водный, температурный режим почв, их водно-физические свойства почв и почвообразующих лессовых пород. Почвы лесостепи Предбайкалья по условиям температурного режима относятся к длительно сезонно-мерзлотным. Период отрицательных температур длится 7-8 мес, а глубина промерзания достигает 2,0-2,5 м. Процесс оттаивания почв направлен сверху вниз, скорость его постепенно замедляется в более глубоких слоях почвы.
В период снеготаяния оттаивает лишь поверхностный пахотный слой почвы. Залегающая под ним мерзлота играет роль водоупора, препятствуя просачиванию талых вод в глубь почвы. В связи с этим, оттаявший поверхностный слой почвы сильно переувлажненный талыми водами, становится очень неустойчивым к размывающему действию воды.
Водная эрозия почв имеет место также в летние месяцы, когда выпадает большое количество осадков в виде интенсивных ливней. Вследствие слабой водопроницаемости почв, во время ливней образуется поверхностный сток, который приводит к смыву почв, особенно на положительных формах рельефа.
Весна и начало лета в лесостепи засушливые, ветреные. Сухая, незащищенная растительностью, разрыхленная почва слабо противостоит развевающему действию сильного ветра. Вследствие этого при сильных ветрах на обширных безлесных пространствах возникают пыльные бури, происходит выдувание почв. Дефляции почв в немалой степени способствует также распыленность структуры пахотного горизонта. Наиболее неустойчивы к выдуванию пахотные, лугово-черноземные, глубокосолончаковатые почвы, а также почвы легкого механического состава
В связи с развитием процессов эрозии значительно ухудшаются агрофизические свойства почв, водный режим, влагообеспеченность растений. Большую контрасность приобретает температурный режим почв. В эродированных почвах падают содержание гумуса, запас питательных веществ. Резко уменьшается их производительность (Колесниченко, 1971).
К настоящему времени практически все пригодные для пашни земли в районе освоены. Дальнейшее расширение посевных площадей возможно только за счет распашки малоценньк почв, нуждающихся в больших затратах на повышение их плодородия. Поэтому основная задача заключается в интенсификации земледелия, мелиорировании уже освоенной пашни. Так, урожайность зерновых, занимающих более 50% пахотного клина, во влажные годы увеличивается более чем в 2 раза по сравнению с засушливыми. Возникает необходимость регулирования водного режима путем орошения, проведения мероприятий по сохранению и накоплению влаги в почвах. Почвы 2-й и 3-й агрохозяйственных групп нуждаются в регулярном внесении органических и минеральных удобрений, особое значение для защиты почв от эрозии имеет внедрение противоэрозионных мероприятий (Беркин и др., 1993).
