Гидрография и гидрология

Гидрографическая сеть г. Челябинск представлена р. Миасс, подземными реками Игуменка, Челябка, Чернушка и Колупаевка, озёрами Первое, Смолино и Синеглазово.

Естественная гидрографическая сеть территории г. Челябинск дополняется рукотворными Шершнёвскими Аргазинским водохранилищами и прудами.

Река Миасс

Река Миасс правый, самый крупный приток реки Исеть, бассейна р. Иртыш, самая длинная река Челябинской области (рис. 3.)

Миасс берёт начало на восточном склоне хребта Нурали на высоте 700 м над уровнем моря (Башкирия) и впадает в реку Исеть. 

Перепад высоты от истока до устья - 508 м.

Длина реки составляет 658 км, в пределах области - 384 км, в черте Челябинска - 36 км.

Площадь бассейна - 21 800 км², средний расход воды у устья 15,4 м³/с.

 

Рисунок 3. Речная сеть Челябинской области и сопредельных субъектов РФ

Преобладающая ширина долины реки по дну до 1,0 км (пойма). Склоны пологие высотой 40-70 м, местами покрытые лесом (рис. 4.).

Русло умеренно извилистое, шириной 25-50 м, летом частично зарастает водной растительностью (8).

Дно реки песчано-гравелистое, берега обрывистые, высотой до 2 м, местами до 8-12 м.

Разнообразие рельефа оказывает влияние на характеристики реки на разных участках: ширина, глубина, скорость течения, температурный и ледовый режим.

Например, на перекатах глубина реки составляет всего 20 сантиметров, а на плёсах доходит до 7 метров. Скорость течения тоже неодинакова – от 2 до 0,1 метров в секунду. На территории Челябинска, например, река течет со скоростью пешехода.

Миасс питается в основном за счет таяния снега, поэтому наиболее полноводна река в период весеннего половодья[7].

Русло реки в центре города было искусственно расширено, отчего скорость реки уменьшилась.

Русло Миасса очень извилистое. В течение времени оно неоднократно менялось. На реке больше 70 островов — песчаных, гранитных, поросших кустарником или без растительности ⁸.

На территории городского округа г. Челябинск русло р. Миасс укреплено набережными и бетонными стенками, подпружено плотинами заводских прудов (рис. 5).

Рисунок 4. Набережная р. Миасс

Весной после перехода средней суточной температуры воздуха через ноль градусов начинается интенсивный приток воды в реке. Это происходит в апреле - 9-18 апреля.

Раннее половодье наблюдается в середине марта, а позднее – во второй половине апреля. Половодье короткое (30 суток), продолжается с середины апреля до середины мая. Максимальный расход воды 710 м³/с.

Сток воды в р. Миасс регулируют Аргазинское, Шершнёвское водохранилища, а также многочисленные заводские пруды.

Высота весеннего половодья реки зависит от количества снега к началу его таяния и от интенсивности таяния.

На высоту весеннего половодья влияет также степень насыщенности почв бассейна водой перед таянием снега, глубина промерзания, количество и интенсивность осадков в период прохождения половодья.

Годовой диапазон изменений уровня воды редко превышает 3 м. Летне-осенняя и зимняя межень неустойчива. Минимальные уровни наблюдаются перед ледоставом (в октябре − начале ноября); в засушливые годы − летом. Минимальный расход воды 1−2 м³/с. Замерзает река в конце октября − в ноябре. Толщина льда к концу зимы достигает 40−60 см. Река вскрывается в апреле. Мутность воды в половодье достигает 200 г/м³. Минерализация воды составляет 522−573 мг/л. По химическому составу вода реки относится к гидрокарбонатному классу и кальциевой группе, а ниже Челябинска − к сульфатному классу. В воде повышено природное содержание ионов металлов. В настоящее время 70-80% воды р. Миасс проходит через трубопроводы и только 20-30% протекает по естественному руслу.

р. Миасс является основным источником хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения г.Челябинск и других крупных городов области.

Десятки предприятий потребляют на производственные нужды речную воду, а затем сбрасывают в реку неочищенные или недостаточно очищенные сточные воды.

Город Челябинск испытывает дефицит в водных ресурсах и практически «выпивает» реку, а затем сбрасывает в нее сточные воды.

Следует заметить, что часть забранной воды, не возвращается в р. Миасс, а составляет безвозвратные потери в промышленности, в виде питьевой воды, которая подается городам Челябинского промузла (гг. Копейск, Коркино, Еманжелинск, Еткуль и др.), а также перебрасывается через потребителей-промпредприятия в систему озер Первое, Шелюгино, Второе.

Суммарный забор воды из реки в черте города составляет 13,293 м^З/с, суммарный приток 10,088 м3/с., т.е. забирается из реки воды значительно больше, чем возвращается.

Основные потребители воды:

· сооружения водопровода - 72,66%;

· ТЭЦ-1, и ЧГРЭС - 13,4%;

· МЕЧЕЛ - 10%;

· остальные предприятия ~4%.

Естественный сток зарегулирован прудами и водохранилищами.

В черте г. Челябинск р. Миасс имеет следующие гидрологические характеристики:

· площадь водосбора р. Миасс – 4740 км²;

· среднемноголетний расход воды - 13 м³/с, 410 млн. м³/год;

· минимальный среднемесячный расход в год 95% обеспеченности: летний –2,71 м /с, зимний - 0,74 м /с.

· среднегодовой расход воды в год 95% обеспеченности - 5,65 м³/с, 178 млн. м³/год.

Река Миасс является приемником сточных вод, поэтому повсеместно загрязнена.

Река на всем протяжении испытывает техногенное воздействие от сбросов хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод, от смывов с сельскохозяйственных полей и т.д.

Сброс сточных вод приводит к увеличению содержания в речной воде нефтяных углеводородов, солей меди, цинка, марганца, фосфатов, железа, аммонийного азота, органических соединений, фенолов, формальдегида.

Река Миасс ниже Челябинска практически состоит из сточных вод.

В районе Челябинска в воде регистрируется значительное превышение предельной допустимой концентрации азота аммонийного (до 30 ПДК), фосфатов (до 8 ПДК), железа (до 11 ПДК), нефтепродуктов (до 7 ПДК) и др., что затрудняет использование воды р. Миасс для рекреации.

Высокое загрязнение способствует цветению воды и массовой гибели рыбы; на больших участках реки вода непригодна для питья и хозяйственного использования без проведения глубокой очистки.

Подземные реки Челябинска [8]

Под Челябинском протекают 4 подземные речки: Игуменка, Челябка, Чернушка и Колупаевка. Речки, заключенные в бетонные коллекторы, уже много лет текут под землей, пересекая на своем пути проспект Ленина и улицы Цвиллинга, Труда, Российскую ⁹.

О существовании этих речек свидетельствуют ручьи у их истоков и сливные трубы у берегов р. Миасс, из которых сливаются воды подземных челябинских рек и соединяются с водами главной челябинской артерии.

р. Игуменка - самая известная и протяженная из малых рек. Её длина составляет 9 километров. Своё начало речка берет у железнодорожной больницы № 2, из небольшого, ныне засыпанного болота. От улицы Блюхера раньше по земле, а сейчас по подземным трубам Игуменка течет вдоль улицы Овчинникова, пересекая под землей железнодорожные пути, и уже в Ленинском районе, около автодороги «Меридиан» заключённая в трубы коллектора речка поворачивают на север.

Есть упоминания, что в 1980-е гг. Игуменку можно было видеть на перекрестке ул. 3-го Интернационала и Труда, а также между зданиями агентства Аэрофлота и ул. Артиллерийской.

В настоящее время Игуменку можно увидеть рядом с домами 5-а и 7-а по улице Труда. Там речка ненадолго выходит на поверхность, и исчезает на территории хлебокомбината. Речка впадает в Миасс недалеко от автомобильного моста по улице Братьев Кашириных.

Игуменка сильно загрязнена промышленными стоками.

После постройки железной дороги от товарной станции к речке был прокопан канал, куда сливалась грязная вода из станционной бани, после мытья вагонов и т.д.

В наши дни коллектор реки по-прежнему используется для сброса промышленных стоков и ливневой канализации города.

р. Чернушка - левый приток Игуменки. Чернушка начиналась в районе улицы Евтеева и Косого переулка, её длина чуть более 5 км.

В бетонных трубах речка течет под улицами Свободы, Российской и в районе Центрального рынка впадает в Игуменку ⁹.

р. Челябка исчезла в 1960 - 70-ые годы, и на улицах города о ней почти ничего не напоминает ⁹.

Речка взята в трубы и спрятана под землей, превратившись в ливневый коллектор. Специалисты могут проследить её русло по колодцам, выходящим на поверхность. На старой карте Челябинска, можно видеть, что свое начало Челябка берет недалеко от отеля Park-Сity и гидрометеоцентра.

Речка течет через территорию радиозавода «Полёт» по направлению к улице Сони Кривой, проходит под корпусами ЮУрГАУ и затем, пересекая улицу Энгельса и проспект Ленина, вдоль улицы Володарского течет к Миассу. Не случайно в местных двориках всегда зеленые и густые деревья и кустарники, росшие некогда на берегах Челябки.

В настоящее время за элеватором, недалеко от моста по Свердловскому проспекту из двух бетонных труб, сливаясь в один желтый поток, воды Челябки вливаются в р. Миасс.

р. Колупаевка (в ряде источников обозначается как Каменный лог) берет начало в районе складских помещений локомотивного депо из болота на улице Хрустальной в поселке Колупаевка, течёт вдоль улиц Поселковой и Заболотной по направлению к заводу им. Колющенко ⁹.

В настоящее время протекающая по подземным сооружениям речка около вокзала поворачивает к Миассу и течет к главной водной артерии Челябинска по тому же коллектору, что и Игуменка.

Озёра

На территории г. Челябинск имеется много озёр, самые крупные из них:

- Первое;

- Смолино;

- Синеглазово[9].

Озеро Первое.

Озеро Первое находится в пределах городского округа г. Челябинск в Тракторозаводском районе ¹¹.

Площадь озера — 18,5 км², объём — 0,145 км³, максимальная глубина — 10,5 м, средняя — 7,7 м.

Котловина озера полу эллипсоидная. Берега ровные, слабоизрезанные; западный и северо-западный берега относительно высоки. Островов нет. Дно сложено плотными заиленными песками.

Ранее озеро представляло собой небольшой пересыхающий водоем. В 30- годах прошлого столетия озеро начало увеличиваться в объемах после начавшегося сброса в него промышленных стоков. Воды в озере прибавилось, но качество резко ухудшилось.

В середине ХХ века загрязнение озера было остановлено. Оно перешло во владение Челябинского рыбсовхоза, который регулярно стал проводить очистные работы берегов и зарыбление водоема. С этого времени озеро Первое стало любимым местом отдыха горожан.

Озеро Смолино (памятник природы).

Озеро Смолино - естественный слабосолёный водоём, расположенный на территории Ленинского и Советского районов Челябинска на юго-востоке города.

Площадь водосборного бассейна - 85,4 км². Площадь поверхности - 21,7 км². Высота над уровнем моря - 214 м.

Максимальная глубина озера - 6,8 м.

Озеро представляет собой настоящее маленькое море; его так и называют: Челябинским маленьким морем. Озеро является осколком древнего моря, отступившего в результате тектонических движений, поэтому и вода в нем соленая. Причем уровень воды в озере постоянно меняется ¹¹.

Озеро заполняет чашу с плотным дном из осадочной глины, поверх которой местами залегает песок, лечебные грязи и такого же качества ил.

Озеро как бы «дышит». Оно временами уменьшается и сильно мелеет. Вода становится горько-соленой, непригодной для всего живого.

Смолино является не только природоохранным объектом, но и местной здравницей, любимым местом рыболовов.

Озеро Синеглазово - озеро на южной окраине Челябинска, в 1 км на юго-восток от посёлка Новосинеглазовский¹¹.

Площадь озера— 9,92 км², средняя ширина 2,6 км. Объём воды — 0,03 км³.

Высота над уровнем моря — 214 м.

Озеро неглубокое, средняя глубина - 2,4 м, максимальная - 3,1 м. Объём водной массы — около 33,0 мн. м³.

Озерная котловина имеет блюдцеобразную форму, ограниченную слаборасчленёнными склонами. Дно покрыто иловыми отложениями, общий запас их превышает 10 млн. м³.

Озеро является местом отдыха горожан.

Иногда, во время паводков озеро выходит из берегов, затапливая окружающие сады и дачные домики.

Водохранилища

На территории городского округа находится одно Шершнёвское водохранилище, за пределами городской территории находится Аргазинское водохранилище ^12.

Основным назначением Шершневского и Аргазинского и гидроузлов является обеспечение водоснабжения г. Челябинска и Челябинского промышленного узла.

Кроме того, они служат для срезки пиков весеннего половодья и аккумуляции летне-осенних паводков. Оба водохранилище также используется для целей массового отдыха трудящихся г. Челябинск.

Шершнёвское водохранилище - искусственный водоём, созданный в 1963-1969 годах на реке Миасс на территории города Челябинск и Сосновского района Челябинской области,[10](рис. 6).

Рисунок 5. Шершнёвское водохранилище

Длина Шершнёвского водохранилища – 18 км, наибольшая ширина – 4 км, средняя – 1,6 км. Площадь водного зеркала– 39 км². Максимальная глубина – 14 м, средняя – 4,5 м.

Водохранилище обладает запасом воды в 176 миллионов кубометров, площадь водосбора – 5460 км².

Дно сложено илом, песком, затопленными луговыми и чернозёмными почвами. Береговая линия Шершнёвского водохранилища в целом имеет плавные очертания. Вдоль восточной части водохранилища берега слабо изрезаны, с юга и запада водохранилище окаймляется обрывистыми изрезанными берегами, имеются заводи. Шершнёвское водохранилище, в первую очередь, имеет хозяйственное назначение — оно предназначено для водоснабжения Челябинска, Копейска, Коркино, Еманжелинска ¹³. На сегодняшний день водохранилище существует около полувека и по мнению большинства «было всегда». Поэтому, многие считают его не искусственным водоёмом, а вполне естественным и даже называют Шершни-озером. Все пригодные участки берега используются как место массового отдыха горожан.

Имеется несколько организованных пляжей с зонами отдыха, водными аттракционами. Оборудованы автостоянки, курсирует общественный транспорт (автобусы и маршрутные такси). По берегам водохранилища имеется несколько пансионатов, санаториев, баз отдыха.

Шершнёвский гидроузел расположен на р. Миасс, вблизи г. Челябинск, в 150 км ниже Аргазинского гидроузла. Водосброс имеет три пролета, перекрываемых металлическими сегментными затворами. Для первого этапа наполнения водохранилища порог водослива в среднем пролете выполнен на отметке 214,5 м БС, а в крайних пролетах на отметке 219,5 м БС.

Это позволяет пропустить максимальные расходы воды весеннего половодья 10% обеспеченности с форсировкой уровня до отметки 221,0 м. Для обеспечения постоянных попусков в нижний бьеф предусмотрены донные водоспуски. Отверстия водосброса рассчитаны на пропуск паводка 0,1% обеспеченности.

Аргазинское водохранилище (или просто Аргази) – крупнейший водоем Челябинской области. Водохранилище создано в 1939-1946 годы в результате строительства на реке Миасс плотины Аргазинской ГЭС.

 Основой водохранилища стала плотина, построенная в 1927 году на реке Миасс. В результате затопления образовавшийся водоем поглотил расположенное здесь в прошлом озеро Аргази. Оно и дало название водохранилищу.

Длина водохранилища достигает 22 километров, ширина - 6 километров.

Площадь водного зеркала весьма значительна - 113 кв. км. Объем воды достигает 980 миллионов кубометров. Средняя глубина водохранилища – 12 метров, максимальная – 18 метров.

Здесь много заливов, за счет которых береговая линия сильно изрезана. Берега покрыты лесом. Аргази окружено холмами, а на западе видны заповедные Ильменские горы.

Уровень воды водохранилища заметно колеблется, береговая линия от этого меняется. Диапазон изменения уровня воды достигает 6 метров. В последнее время водохранилище стало мелеть. Для исключения дефицита воды рассматривается возможность переброски воды из бассейна Уфы. Сильное обмеление Аргазинского водохранилища уже случалось. Во время сильнейшей засухи 1975 года для срочного пополнения запасов воды прорыли канал от озера Увильды. Но от этого пострадала экосистема Увильдов, озеро долго восстанавливалось.

По берегам расположены базы отдыха. Летом на Аргази много отдыхающих.

В водах водохранилища водится: чебак (плотва), окунь, ерш, щука, язь, лещ, линь, налим, сиг, судак. Кроме того, встречаются единичные экземпляры карпа, осетра и даже радужной и ручьевой форели, которая иногда заплывает из реки Большой Киалим. На берегу Аргазинского водохранилища расположились села: Аргази, Байрамгулово, Байдашево, Карасево, Чишма, Туракаева, Халитова.

Плотина водохранилища находится в селе Байрамгулово. В 1982 году ее реконструировали. Аргазинское водохранилище является гидрологическим памятником природы Челябинской области (Рис. 6).

Рисунок 6. Аргазинское водохранилище

Аргазинский гидроузел расположен на р. Миасс, в Аргаяшском районе Челябинской области.

Полезные емкости Аргазинского и Шершневского водохранилищ позволяют осуществлять многолетнее регулирование стока.

Суммарная годовая отдача водохранилищ при расчетной обеспеченности промышленного и хозяйственно-питьевого водоснабжения при Р=97% равна 11,1 м^З/сек.

В период, предшествующий половодью, сработка водохранилища, независимо от прогнозируемого объема половодья, производится, как правило, до отметки 270,0 м.

Эта глубина позволяет обеспечить хорошее качество воды в районе Сосновского водозабора за счет большего осветления и меньшей прогреваемости.

Кроме того, при незначительной сработке в летнее время уровня воды в водохранилище создаются благоприятные условия для проведения вне зоны санитарной охраны Сосновского водозабора спортивных мероприятий и отдыха населения г. Челябинск.

Режим работы Шершневского и Аргазинского водохранилищ должен обеспечивать безопасность водоподпорных сооружений, а также безопасность населения и хозяйства в прибрежной зоне водохранилищ и речной долине на нижерасположенных участках реки.

Водный режим Аргазинского и Шершневского водохранилищ и метеорологические условия на них освещаются регулярными гидрометеорологическими наблюдениями.

Пруды

В пределах города на р. Миасс расположены 3 пруда:

- Пруд «Коммунар» объемом 1,58 млн. м³ ранее предназначался для промышленного водоснабжения ТЭЦ-4, в настоящее время пруд спущен (после ввода Шершневского водохранилища).

- Пруд «ЧГРЭС» (ТЭЦ-4) объемом 1,080 млн. м служит для технического водоснабжения ТЭЦ-4 и промышленных предприятий города.

- Плотина мельзавода «Победа» (объем пруда - 0,570 млн. м³) предназначена для технических нужд ЧМК и для поддержания уровней воды в р. Миасс в целях рекреации.