Водохранилища, пруды и болота

Наряду с естественными водоемами — озерами — в нашей стране имеется много искусственных водоемов, созданных человеком — прудов и водохранилищ. Их назначение весьма различно. Одни водоемы обеспечивают водой промышленные предприятия, другие — работу гидроэлектростанций, третьи имеют транспортное или сельскохозяйственное назначение, четвертые созданы для целей рыбоводства либо для обводнения порожистых рек во время лесосплава. Многие крупные водохранилища имеют комплексное значение, но создавались они в первую очередь при строительстве ГЭС и используются для обеспечения надёжного энергоснабжения страны.

Первым в России было построено Алапаевское водохранилище (1704 г.) на среднем Урале для обеспечения водой и механической энергией завода. Вторым было водохранилище транспортного назначения — Вышневолоцкое (1719 г.).

Таблица 5. Старейшие водохранилища России (по К. К. Эдельштейну, 1998)

Старейшие водохранилища России

К концу XVIII в. на территории России (в современных ее границах) уже действовало 22 водохранилища. Бoльшая их часть — это уральские горнозаводские водохранилища (заводские пруды), созданные для сезонного регулирования стока рек. Они используются и поныне как источники промышленного и коммунального водоснабжения. Однако основная масса водохранилищ и прудов была построена за годы советской власти. Пик строительства пришелся на 60-70-е годы XX столетия.

В настоящее время в России насчитывается свыше 2200 водохранилищ и прудов с объемом каждого более 1 млн м2. Их общая площадь свыше 65 тыс. км2, что составляет 0,4% от общей площади страны, а общий объем — 793 км2 (Эдельштейн, 1998). В основном это пруды и малые водохранилища (объемом, равным 1-10 млн м2). К числу крупных и средних (объемом не менее 10 млн м2) принадлежит 327 водохранилищ, обеспечивающих работу более 80 ГЭС. Крупных водохранилищ (объемом более 1 км2) в России всего 41 (31 — в европейской части России и 10 — в азиатской). Самым большим по площади является Куйбышевское водохранилище (6448 км2), а по объему — Братское (169 км2).

Наибольшая густота искусственных водоемов характерна для южных районов европейской части (лесостепной и степной зон), где в верховьях оврагов, балок и ручьев создана масса прудов для сельскохозяйственных целей (водопоя скота и полива сельскохозяйственных культур). В целом в европейской части страны, наиболее густо заселенной, число прудов и малых водохранилищ в 5 раз больше, чем в Сибири и на Дальнем Востоке, а число крупных и средних водохранилищ — в 3 раза больше. При этом площадь водохранилищ в азиатской части вдвое меньше, а их объем в 1,5 раза больше, чем водохранилищ Европейской России. К этому следует добавить еще около 10 тыс. прудов, имеющих объем в сотни и тысячи кубометров, также сосредоточенных в европейской части и на Урале.

Благодаря созданию искусственных водоемов озерность России возросла с 2,1 до 2,5%.

Озера и искусственные водоемы, как и реки, зимой покрываются льдом, а температура воды в них с глубиной возрастает. Летом, когда вода в озерах прогревается, в глубоких водоемах температура воды с глубиной понижается.

Болота

Болота и заболоченные земли широко распространены на равнинах в областях избыточного увлажнения и многолетней мерзлоты. Они занимают свыше 10% территории России. Болота встречаются во всех природных зонах, однако наблюдается достаточно четко выраженная зональность в степени заболоченности территории и распространении разных типов болот.

Наибольшего распространения болота достигают в тундре, лесотундре и тайге. В тундрах средняя заболоченность (по Н. Я. Кацу, 1948) составляет не менее 50% общей площади, в северной и средней части Карелии она равна 40-50%, в Западно-Сибирской тайге возрастает местами до 70-80% (Сургутская низина, Кондинская, Васюганье). В лесостепной зоне заболоченность резко падает, особенно на Восточно-Европейской равнине. В степной зоне, полупустыне и пустыне заболоченность крайне мала. Резкое снижение заболоченности в южных районах — следствие сухого континентального климата. Здесь болота приурочены в основном к долинам рек. В горах площади болот невелики.

В зависимости от способа питания и характера растительности болота делят на три типа: низинные, верховые и переходные. Низинные (эвтрофные) болота имеют грунтовое питание, поэтому сравнительно богаты минеральными солями. На них поселяются растения, требовательные к элементам питания — камыш, рогоз, осоки, зеленые мхи. На низинных болотах могут произрастать ольха и береза. Распространены эти болота в местах выхода грунтовых вод, по берегам озер, по поймам рек во всех природных зонах. Травяные пойменные болота в дельтах Дона, Волги, Кубани называют плавнями.

Верховые (олиготрофные) болота питаются только атмосферными осадками, которые бедны минеральными солями. Обычно это моховые болота с преобладанием сфагновых мхов. Кроме мхов, на этих болотах растут вереск, багульник, клюква, Кассандра. Встречаются болотные формы сосны, лиственницы, карликовые березки. Сфагновые мхи лучше всего произрастают при минимальной минерализации вод, поэтому наибольший прирост они дают в центральной части болота, где подток минерализованных вод отсутствует. Этим обусловлена выпуклая форма поверхности верховых болот. Наилучшие условия для развития верховых болот создаются в зоне тайги, где атмосферные осадки преобладают над испарением, а вегетационный период достаточно продолжителен, чтоб обеспечить максимальный прирост сфагнума. Верховые болота обычно расположены на междуречных пространствах.

Переходные (мезотрофные) болота занимают промежуточное положение между низинными и верховыми. Растения, обитающие на повышенных участках (на кочках, у пней) питаются за счет атмосферных осадков. В понижениях, где сохраняется связь с грунтовым водами, распространены растения низинных болот. Эти болота более типичны для северной части страны.

В болотах накапливается торф. Исключительно богаты торфом болота лесных зон. Торф верховых болот (малозольный и калорийный) используется в качестве топлива. На нем работает ряд довольно крупных электростанций (например, Шатурская в Мещере). Торф низинных болот используется как удобрение. При осушении болот на их месте образуются плодородные земли, используемые в сельском хозяйстве. В то же время болота заметно изменяют водный режим и водный баланс территорий. С увеличением степени заболоченности равномернее распределяется сток по сезонам года и убывает его средняя годовая величина, поэтому усиленное осушение болот может отрицательно сказываться на режиме малых рек.

Подземные воды

Подземные воды находятся в горных породах верхней части земной коры, насыщая пласты рыхлых пород. Обычно подземные воды представлены несколькими водоносными горизонтами, залегающими на разной глубине. Первый от поверхности постоянный водоносный горизонт называют грунтовыми водами. Грунтовые воды находятся в наиболее тесной связи со всеми остальными компонентами природы, зависят от климата и особенностей рельефа, влияют на процессы почвообразования и растительность. Прежде всего они служат источником питания рек, озер, болот.

Распространение грунтовых вод подчинено закону зональности. С севера на юг увеличивается глубина залегания грунтовых вод, повышается их температура, уменьшаются, а затем исчезают органические примеси, увеличивается минерализация и меняется состав солей.

М. П. Петров (1961) выделил четыре зоны грунтовых вод. Всю территорию, в пределах которой распространена многолетняя мерзлота, он выделил в одну зону — зону вечномерзлых ультраосновных гидрокарбонатно-кремнеземистых грунтовых вод, разделив ее на подзоны сплошной, с островами таликов и островной мерзлоты. К грунтовым водам относят надмерзлотные воды, расположенные в зоне аэрации, чаще всего выщелоченные, близкие по генезису к водам зон избыточного увлажнения. Помимо жидких атмосферных осадков, в формировании грунтовых вод здесь значительное участие принимают процессы конденсации.

К зоне пресных, очень холодных гидрокарбонатно-кольцевых и кремнеземистых грунтовых вод с большим количеством органического вещества отнесены тайга в безмерзлотных районах и зона смешанных и широколиственных лесов. Это районы с благоприятными условиями нисходящих токов и выщелачивания. Здесь осадки преобладают над испарением, наблюдаются обильные источники, принимающие участие в питании рек.

Лесостепь и степь относятся к третьей зоне — зоне пресных и слабозасоленных сульфатно-содовых, иногда хлоридных вод. Содержание органики в грунтовых водах ничтожно. Приход и расход находятся в динамическом равновесии.

И, наконец, Прикаспийская низменность с ее сухими степями, полупустынями и пустынями относится к четвертой зоне — хлоридно-сульфатных и хлоридных засоленных теплых грунтовых вод. Здесь испарение преобладает над пополнением грунтовых вод атмосферными осадками.

Для гор характерны азональные грунтовые воды, свойства и глубина залегания которых меняются на коротких расстояниях. На равнинах также встречаются азональные грунтовые воды, связанные с особенностями слагающих пород (аллювий, массивно-кристаллические, карстующиеся породы и др.) и нарушающие общую зональную картину их распределения.

Ниже грунтовых вод располагаются межпластовые, или собственно подземные воды, которые часто залегают на большой глубине. Их распространение, температура и химический состав в наибольшей степени определяются геологическим строением территории. На равнинах выделяют гидрологические артезианские бассейны (Подмосковный, Западно-Сибирский, Тунгусский и др.). В них сосредоточены пластовые или трещинно-пластовые воды, обычно заполняющие рыхлые пласты. В горных областях преобладают трещинные и пластово-трещинные воды. В областях распространения многолетней мерзлоты выделяются надмерзлотные (грунтовые), межмерзлотные и подмерзлотные подземные воды. Надмерзлотные воды зимой полностью или частично замерзают. Межмерзлотные и подмерзлотные воды протекают по трещинам среди мерзлого грунта, а иногда выходят в виде источников на поверхность. Подземные воды при замерзании здесь часто образуют наледи, гидролакколиты, ледяные ядра в торфяных буграх. По данным Г. К. Тушинского (1968), на Северо-Востоке насчитывается до 4000 наледей, в которых заключено около 25 млрд м2 воды.

Подземные воды — это своеобразные полезные ископаемые. В хозяйстве используются пресные и минеральные подземные воды. Значительный практический интерес представляют термальные воды, имеющие температуру от 30 до 300°С, крупные запасы которых выявлены в Западной Сибири, на Камчатке, Кавказе и в других районах.