3.2 Состояние водной среды

3.2.1 Гидрологические характеристики реки Иртыш

Бассейн р. Иртыш расположен в пределах Китайской Народной Республики, Казахстана и Российской Федерации. Рассматриваемая часть водосбора р. Иртыш находится в Тюменской, Омской и Новосибирской областях Российской Федерации.

Бассейн р. Иртыша занимает часть плоской Западно-Сибирской равнины и включает в себя ряд приподнятых участков, перемежающихся с впадинами.

Рассматриваемая территория расположена в трёх ландшафтных зонах: лесной, лесостепной и степной.

Река Иртыш – берёт начало из ледников Монгольского Алтая на территории Китая и впадает в р.Обь на расстоянии 1162 км от её устья. Общая длина реки 4248 км, на территории Российской федерации – 2848 км, в Омской области - 1132 км. Общая площадь водосбора 1110000 км² от границы с Казахстаном до г. Омска р. Иртыш бесприточный. Основные притоки на рассматриваемом участке от г. Омска до г. Тара – реки Омь, Тара и ряд мелких речек.

Бассейн реки расположен на плоской равнине. Поверхность южной части бассейна характеризуется плоскими увалами, разделёнными плоскими ложбинами, наличием солёных и пресных озёр на правобережье (Черлакский район). Для северной части бассейна в основном для левобережья характерен хорошо выраженный гривно-лощинный рельеф: вытянутые в северо-восточном направлении гривы с относительными высотами 4 - 5 метров, реже 8 - 12 метров разделены длинными, плоскими понижениями, или ложбинами. Понижения между гривами заняты озёрами, травяными болотами и мокрыми лугами. Речная сеть разработана слабо.

В пределах рассматриваемого участка (от п. г. т. Черлак до г. Тара) р. Иртыш пресекает три природно-климатические зоны.

Степная зона В степной зоне находится участок Иртыша длиной 31 км. Притоков на всем протяжении нет. Прилегающая к долине местность представляет собой почти плоскую равнину. Правобережье покрыто редким лиственным лесом, левобережье в основном распахано. Почвенный покров представлен обыкновенными черноземами.

Долина асимметричная, трапецеидальная. Правый склон крутой, обрывистый. Левый – пологий и низкий.

Пойма луговая, в основном левобережная, частично заболоченная, сильно изрезанная многочисленными старицами и действующими протоками. Характерной особенностью проток и стариц является их прямолинейность и согласная ориентировка в направлении течения реки. Русло реки слабоизвилистое. Иртыш характеризуется частым делением русла на рукава, большим количеством островов, наличием мелей. Местами от русла отделяются узкие протоки, протекающие по пойме самостоятельными речками без заметных следов меандрирования.

Меженные берега русла р. Иртыш преимущественно обрывистые, высотой 4 - 5 метров, местами, покрытые кустарником и деревьями.

Глубина на плёсах достигает 9 метров, на перекатах 1,1 - 1,5 метров в межень. Скорость течения в межень 0,5 - 0,7 м/с, в половодье 1,5 - 1,6 м/с. В протоках скорость течения в межень около 0,4 м/с.

Зона лесостепи.В зоне лесостепи находится участок до устья р. Тары, длиной 494 км. Основные притоки на участке – реки Омь, Камышловка, Саргатка, Карасук, Бызовка, Нюхаловка, Артынка. В основном притоки левобережные.

Все рассматриваемые варианты гидроузла расположены в данной зоне.

Прилегающая к долине местность - плоская равнина, осложненная на правобережье наличием Прииртышского увала. Этот длинный и узкий увал, следующий за всеми изгибами Иртыша, имеет ширину от 20 до 40 км при высоте 50 - 70 метров над урезом воды. Наличие Прииртышского увала определяет асимметричный характер долины.

Правый берег крутой, обрывистый, изрезан оврагами, балками, высотой от 20 метров в начале участка до 60 метров – в середине участка. Левый берег преимущественно пологий, в излучинах крутой, высотой от 3 до 12 метров.

Пойма луговая, высокая, в основном левобережная, шириной южнее г. Омска 1,5 - 2,5 км, севернее – 2,5 - 5,0 км, у устья р. Тары – 7 - 10 км, изрезанна старицами и действующими протоками, в основном прямолинейными и согласно ориентированными. Старицы часто имеют подковообразную форму.

Русло реки слабоизвилистое, часто прямолинейное, прижато к правому коренному берегу, с мелями и островами-осерёдками намывного происхождения. К северу русло реки меандрирует в пойме, количество островов значительно уменьшается. Ширина русла 300 - 1400 метров.

Меженные берега преимущественно обрывистые, высотой 4 - 5 метров к северу до 12 метров, местами закустарены. Глубины на перекатах 2 - 3 метра, на плёсах 6 - 8 метров, к северу до 10 метров.

Лесная зона.В лесной зоне находится участок ниже устья р. Тары, длиной 579 км.

Прилегающая к долине местность левобережья – плоская заболоченная равнина, правобережья – всхолмлённая равнина, рассечённая многочисленными водотоками. Растительность на левобережье - лиственный, заболоченный лес, на болотах – камыш, осока; на правобережье – смешанный лес.

Долина трапецеидальная. Берега крутые, местами обрывистые, высотой до 40 метров (правобережные) и до 5 - 6 метров (левобережные). Правобережный склон изрезан оврагами и устьями рек.

Пойма двухсторонняя, асимметричная, высокорасположенная (4 - 5 метров над меженным уровнем). Левосторонняя – хорошо развитая, непрерывная, шириной 8 - 10 км. Правосторонняя пойма прерывистая, шириной 2 - 5 км. Рельеф поймы сильно пересечен. Наряду с чередованием грив и ложбин, веерообразно расположенных вдоль русла реки, имеется большое количество озер и временных водотоков, а также обширные заболоченные пространства. Наряду с кустарниками, на пойме встречаются массивы заболоченного смешанного леса. Грунты аллювиальные, состоят из слоистых песков и суглинков.

Русло извилистое, разветвлённое, меандрирует по дну долины. Ширина русла 200 - 600 метров, наблюдается чередование плёсов и перекатов, много островов и отмелей.

Меженные берега крутые, обнаженные, высотой 3 - 9 метров, деформирующиеся. Глубины на перекатах 3 метра, на плёсах до 12 метров. Скорости течения в межень 0,8 м/с, в период половодья 1,2 - 1,3 м/с.

Годовой сток р. Иртыш

Среднее значение годового стока является главной характеристикой водности реки, оно служит основной расчётной величиной при гидрологических расчётах.

Исходным материалом для характеристики среднего годового стока р. Иртыш послужили данные наблюдений за расходами воды в зарегулированный период (с 1960 г.) по четырём водпостам: с. Татарка (1983-2004 гг.), д. Новая Станица (1981-2004 гг.), г. Омск (1960-2004 гг.), с. Екатерининское (1981-2004гг.). Продолжительность периода наблюдений по водпостам составляет от 22 до 45 лет. Наибольшие средние годовые расходы воды по водпостам наблюдались в 1971 (г. Омск), 1994 (с. Екатерининское), 2001 (с. Татарка и д. Новая Станица) годах, наименьшие – в 1982 (с. Екатерининское), и в 1983 (с. Татарка, д. Новая Станица, г. Омск) годах.

Относительная средняя квадратическая ошибка среднемноголетнего годового стока (ошибка ряда) по водпостам составила 2,3 – 3,5 % и находится в пределах нормы.

Коэффициент вариации (С_V), характеризующий изменчивость годового стока, изменяется по водпостам от 0,12 (с. Татарка) до 0,17 (с. Екатерининское), увеличиваясь с юга на север.

Средняя квадратическая ошибка коэффициента вариации по водпостам в пределах нормы и составляет 11-15 %.

На участке от с. Татарка до д. Новая Станица наблюдается потеря стока, ввиду распластывания стока по пойме р. Иртыш.

Изучение внутригодового распределения стока имеет большое значение при использовании реки для различных народно-хозяйственных целей.

Расчёт внутригодового распределения стока выполнен в техническом отчете по инженерно-гидрометеорологическим изысканиям (том 4) для лет различных градаций водности: многоводного (5 %), среднего (50 %), маловодного (75 %) и очень маловодного (95 %) методом компоновки из ряда наблюдений при условии лимитирования меженного стока за период лето-осень и зима и увязан с расчётом минимального месячного стока летне-осенней и зимней межени. Величины стока за лимитирующие период и сезон различной обеспеченности определены по кривым обеспеченности этих величин, построенным по данным фактических наблюдений. Сток за остальные сезоны определён по последовательно вычисленным разностям: величина весеннего стока вычислена как разность годового стока и лимитирующего периода, величина стока за лето-осень – как разность стока лимитирующего периода и лимитирующего сезона. Для подсчёта распределения месячного стока внутри сезонов для каждой градации водности просуммированы месячные расходы воды, расположенные в убывающем порядке. Относительная величина стока за месяц (в процентах сезона) отнесена к тому месяцу, который наиболее часто встречается в этой группе. Переход к абсолютным значениям осуществлён через норму годового стока. Распределение стока внутри года неравномерное. Наибольший объём стока р. Иртыш приходится на долю весеннего половодья. Процентное содержание объёма стока по сезонам в среднем по р. Иртыш в пределах рассматриваемого участка меняется от 40,3 – 44,1 % (сток весеннего половодья), 35,3 – 36,6 % (сток летне-осеннего периода), 19,4 – 23,6 % (сток зимнего периода). В таблице 3.5 представлены среднегодовые расходы воды.

Таблица 3.5 - Среднегодовые расходы воды, м³/с

Водпост, створ	Площадь водосбора, км2	Среднегодовые расходы воды, м3/с
с. Татарка	251000	759
Пристанской	252545	754
Ачаирский	253977	750
Розовский	265920	746
Усть-Заостровский	266790	744
Черёмушкинско-Иртышский	267505	742
д. Новая Станица	268000	741
г. Омск	321000	824
Красногорский	322659	828
Крутогорский 1	337446	841
Крутогорский 2	337682	842
Нижнеиртышский	337775	842
Калачёвский	338607	844
Старокарасукский	348433	869
Шипицынский	351525	876
с. Карташево	352000	877

Максимальный сток на р. Иртыш наблюдается в период весеннего половодья.

Опорным гидрологическим постом для расчёта максимальных расходов весеннего половодья р. Иртыш на рассматриваемой территории является г. Омск. По водпосту Омск имеется многолетняя кривая пропускной способности русла (Q=f(H)), построенная по материалам наблюдений за уровнями и расходами воды в зарегулированный период р. Иртыш (с 1960 г.). До настоящего времени многолетняя кривая не изменилась.

По нижерасположенным створам проектируемого гидроузла расходы рассчитаны по модулю поста Омск. Для верхнего участка р. Иртыш, сначала по графикам связи были определены обеспеченные расходы на водпостах р. Иртыш – д. Новая Станица и р. Иртыш – с. Татарка, а по створам проектируемого гидроузла расходы были рассчитаны по модулю этих постов.

Максимальные расходы воды весеннего половодья разной обеспеченности приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6 - Максимальные расходы весеннего половодья р. Иртыш разной обеспеченности при регулировании стока Бухтарминской и Шульбинской ГЭС

Водпост, створ	Площадь водосбора, км2	Максимальные расходы весеннего половодья, м3/с, обеспеченностью, %
		0,1	1
с. Татарка	251000	4660	4170
Пристанской	252545	4664	4157
Ачаирский	253977	4690	4190
Розовский	265920	4910	4390
Усть-Заостровский	266790	4925	4405
Черёмушкинско-Иртышский	267505	4937	4417
д. Новая Станица	268000	4940	4420
г. Омск	321000	5530	4950
Красногорский	322659	5569	4976
Крутогорский 1	337446	5814	5203
Крутогорский 2	337682	5818	5207
Нижнеиртышский	337775	5820	5208
Калачёвский	338607	5834	5221
Старокарасукский	348433	6004	5373
Шипицынский	351525	6057	5421

Минимальный сток характеризует наименьшую водность рек, он наблюдается в период межени, когда реки получают только грунтовое питание.

Для р. Иртыш характерно наличие летне-осеннего и зимнего меженных периодов.

За летне-осеннюю межень принимается период низкого стока от конца половодья до начала устойчивых ледовых явлений. В результате сработки в маловодный цикл Иртыша в 1976-83 годы Бухтарминское водохранилище не обеспечивало в нижний бьеф даже гарантированный навигационный попуск 550 м³/с. Летние расходы в это время были минимальные за последние 39 лет, т.е. за период регулирования стока реки. У г. Омска наименьший летний расход воды был в 1982 году (400 м³/с), а средний расход лимитирующего летнего месяца в том же году составил 426 м³/с. Зимняя межень значительно маловоднее летней и длится в среднем с ноября по март.

Опорным гидрологическим постом для расчёта минимальных меженных расходов р. Иртыш на рассматриваемой территории является г. Омск.

С вводом Шульбинской ГЭС на полную мощность, меженный сток будет полностью зарегулирован, её водохранилище будет работать по энергетическому режиму. Режим реки будет определяться попусками в нижний бьеф.

Согласно "Временным правилам использования водных ресурсов Верхне-Иртышского каскада водохранилищ" величина летнего зарегулированного расхода 95 % обеспеченности в нижнем бьефе Шульбинского водохранилища равна 700 м³/с, минимального базового расхода – 630 м³/с, а величина зимнего зарегулированного расхода 95 % - 390 м³/с, и минимального базового – 250 м³/с.

Водоотъёмы и потери стока из р. Иртыш на участке ШГЭС – г. Омск на уровень 2000 года приняты по данным "Водохозяйственного баланса р.Иртыша" (Ленгипроводхоз,1984 г.). Водоотъём в летне-осеннюю межень в год 95 % обеспеченности и при минимальном базовом попуске составляет 292 м³/с (без учёта водопотребления на 1 очередь Южно-Омской оросительной системы – 30 м³/с), потери стока – 41 м³/с. Водоотъём в зимнюю межень в год 95 % обеспеченности и при минимальном базовом попуске составляет 56 м³/с, потери стока на ледообразование – 24 м³/с.

Расчётные минимальные расходы воды по водпосту Омск и по створам проектируемого гидроузла с учётом водопотребления на 2000 год приведены в таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Минимальный меженный сток р.Иртыш при регулировании стока водохранилищами Бухтарминской и Шульбинской ГЭС с учётом водопотребления на 2000 год

Водпост, створ	Площадь водосбора, км2	Межень	Минимальные расходы, м3/с, обеспеченностью, %
			95	при минимальном базовом попуске
Пристанской	252545	Летне-осенняя	288	234
		Зимняя	244	134
Ачаирский	253977	Летне-осенняя	290	235
		Зимняя	245	135
Розовский	265920	Летне-осенняя	304	246
		Зимняя	257	141
Усть-Заостровский	266790	Летне-осенняя	305	246
		Зимняя	258	141
Черёмушкинско-Иртышский	267505	Летне-осенняя	306	247
		Зимняя	258	142
г. Омск	321000	Летне-осенняя	367	297
		Зимняя	310	170
Красногорский	322659	Летне-осенняя	369	298
		Зимняя	312	171
Крутогорский 1	337446	Летне-осенняя	386	312
		Зимняя	326	179
Крутогорский 2	337682	Летне-осенняя	386	312
		Зимняя	326	179
Нижнеиртышский	337775	Летне-осенняя	386	312
		Зимняя	326	179
Калачёвский	338607	Летне-осенняя	387	313
		Зимняя	327	180
Старокарасукский	348433	Летне-осенняя	398	322
		Зимняя	337	185
Шипицынский	351525	Летне-осенняя	402	325

Средний многолетний сток взвешенных наносов увеличивается по длине реки от 24 кг/с до 93 кг/с, средняя многолетняя мутность воды от Татарки до Омска увеличивается ρ=31-114 г/м³, затем ниже по течению вновь несколько уменьшается (102 г/м³). Увеличение мутности происходит за счёт сбросов и дноуглубительных работ в черте города Омска. Обеспеченные величины годового стока взвешенных наносов и мутности воды представлены в таблице 3.8.

Распределение стока взвешенных наносов в течение года неравномерно. Большая часть стока наносов р. Иртыша проходит в апреле- июле (61,5-85,8 %). В летне-осенний и зимний периоды сток наносов составляет соответственно 11,8-26,7 % и 1,4-11,8 % от года. Вниз по течению доля зимнего стока увеличивается, а доля весеннего уменьшается. Наибольшая мутность воды наблюдается в период весеннего половодья вследствие интенсивного смыва наносов с поверхности водосбора, со склонов долины и эрозии в русло реки. Наибольшая величина её в г. Омске (1100 г/м³) отмечена 17.05.1964. Наименьшая мутность наблюдается зимой. В период весеннего половодья величина мутности в Иртыше колебалась в пределах 150-360 г/м³.

Таблица 3.8 - Сток взвешенных наносов и мутность воды р. Иртыша

Характеристика	Водомерные посты
	Татарка	Новая Станица	Омск	Екатери-нинское
Средний многолетний сток взвешенных наносов, R, кг/с	24	61	91	93
Средняя многолетняя мутность, ρ, г/м3	31	85	114	102
Средний многолетний объём тока наносов, Wтыс.тонн	753	1910	2870	2920
Годовой сток взвешенных наносов, кг/с, обеспеченностью, % 5 25 50 75 95	51 31 22 14 6	89 70 59 50 39	141 110 90 71 46	141 106 89 74 59
Годовая мутность воды, г/м3, Обеспеченностью, % 5 25 50 75 95	70 40 26 17 10	134 96 79 67 54	176 138 113 89 58	150 120 101 83 58

Средние скорости воды р. Иртыш по вариантам гидроузла рассчитаны по поперечным (профиля) гидравлическим методом. Средние обеспеченные скорости воды сняты с кривых Vср =f(H) по соответствующим уровням воды и приведены в таблице 3.9.

Таблица 3.9 - Средние скорости воды р. Иртыша разной обеспеченности

Водпост, створ	Расстояние от устья, км	Средние скорости воды (м/с), обеспеченностью, %		Средние скорости воды (м/с) 95% обеспеченности (при низших летних уровнях)
		0,1	1
Пристанской	1936,9	0,96	0,93	0,43
Ачаирский	1911,3	0,99	0,95	0,36
Розовский	1893,5	0,94	0,91	0,31
Усть-Заостровский	1876,1	0,90	0,88	0,42
Черёмушкинско-Иртышский	1864,2	1,03	1,01	0,49
Красногорский	1803,6	1,02	0,99	0,20
Крутогорский 1	1753,2	0,86	0,84	0,32
Крутогорский 2	1747,6	1,02	1,01	0,44
Нижнеиртышский	1739,7	1,10	1,07	0,42
Калачёвский	1721,2	0,97	0,94	0,34
Старокарасукский	1671,8	0,86	0,83	0,24
Шипицынский	1621,2	0,93	0,92	0,27

Характеристика зимнего режима Иртыш на рассматриваемом участке дана по наблюдениям за ледовыми явлениями и толщиной льда на десяти водпостах в томе 4.

Ледовые образования (сало, забереги) появляются обычно в конце октября – начале ноября. Ранние даты появления ледовых образований приходятся на вторую декаду октября, поздние даты - на третью декаду ноября.

Осенний ледоход (шугоход) начинается обычно через 1 - 3 дня после появления ледовых образований и проходит с небольшим подъёмом уровней от 0,2 до 1,6 метра. Продолжительность осеннего ледохода (шугохода) в среднем составляет 6 - 12 дней, уменьшаясь с юга на север, наименьшая продолжительность по водпостам изменяется от 0 до 3 дней, наибольшая – от 9 до 38 дней.

Ледостав в среднем устанавливается во второй половине ноября. Ранние даты начала ледостава приходятся на третью декаду октября – первую декаду ноября, поздние даты – на конец ноября – начало декабря. Продолжительность ледостава колеблется от 125 до 200 дней. Средняя продолжительность ледостава составляет 153 - 172 дня, увеличиваясь с юга на север.

Лёд торосистый. Нарастание льда происходит постепенно и достигает наибольшей толщины в основном в марте, но в отдельные годы наибольшая толщина льда может наблюдаться в январе, феврале и апреле. Толщина льда зависит от суровости зимы и влияния местных факторов и колеблется от 40 до 128 см. С 1983 года наблюдения за толщиной льда у г. Омска прекращены из-за влияния на неё попусков тёплых сточных вод. Водпост у с.Чернолучье закрыт в 1988 году.

Весенний ледоход начинается обычно в третьей декаде апреля. Ранние даты начала весеннего ледохода приходятся на начало второй декады апреля, поздние – на начало мая.

С 1957 года, с целью более раннего начала навигации на р. Иртыш, речники стали искусственно взламывать лёд у г. Омска при помощи ледоколов вверх по реке на 60 км и более, и вниз на 100 - 110 км за 15 - 20 дней до предсказанной по долгосрочному прогнозу даты вскрытия р. Иртыш. В последние годы лёд искусственно взламывают только в черте города во избежании заторов льда в период ледохода. При искусственном разрушении ледяного покрова, местный ледоход может наблюдаться в начале апреля. При определении даты начала весеннего ледохода местный ледоход не учитывался, принималась дата естественного вскрытия р. Иртыш.

Как правило, ледоход проходит на подъёме паводка. За 1 – 20 дней до ледохода ему предшествует образование закраин, промоин, наблюдаются подвижки льда. Средняя продолжительность весеннего ледохода на рассматриваемом участке р. Иртыш составляет 3 - 6 дней, наибольшая – 5 - 14 дней, наименьшая – 1 - 3 дня.

Высшие и низшие уровни весеннего ледохода р. Иртыш были рассчитаны за период 1960-2004 гг. по водпостам: Черлак, Покрово-Иртышское, Омск, Красноярка, Карташёво, Тара. В створы проектируемого гидроузла уровни были переданы по уклону.

Высшие уровни весеннего ледохода часто бывают наивысшими за год. За период наблюдений они были наивысшими по посту Черлак в 36 % случаев, по водпосту Покрово-Иртышское – в 40 % случаев, по водпосту Омск – в 6 % случаев, по посту Красноярка – в 16 % случаев, по водпосту Карташёво – в 33 % случаев, по посту Тара – в 36 % случаев. Кроме того, высшие уровни весеннего ледохода, изредка бывают заторными.

Низшие уровни осеннего шугохода р. Иртыш были рассчитаны за период 1960-2004 гг. по водпостам: Черлак, Покрово-Иртышское, Омск, Красноярка, Карташёво, Тара. В створы проектируемого гидроузла уровни были переданы по уклону.

Перед осенним ледоходом всегда проходит шугоход.

Шуга – рыхлые скопления льда, снежуры, сала, мелкобитого льда, заберегов. Может находиться в состоянии движения (шугоход) или забивать живое сечение под ледяным покровом, вызывая явление зажора.

При шугоходе толщина шуги в среднем составляет 30 – 50 см, а при ледоставе достигает 70 – 80 см.

Осенний шугоход проходит перед осенним ледоходом и наблюдается практически каждый год. Довольно часто весной и особенно осенью шугоход наблюдается вместе с ледоходом, но в таблицах ежедневных уровней Гидрологических ежегодников приводится только знак ледохода, так как он имеет превалирующее значение. Поэтому в годы отсутствия осеннего шугохода, за низший уровень осеннего шугохода принимался низший уровень осеннего ледохода.