Исследование динамики искусственных водоемов аридной зоны с использованием данных дистанционного зондирования

Республика Калмыкия, расположенная на юго-востоке Европейской части России, испытывает острый недостаток собственных водных ресурсов, что делает её зависимой от водоподачи с соседних территорий с бассейнов рек Волги, Кумы, Терека и Кубани. Инфраструктура гидротехнических сооружений находится в критическом состоянии, что также усугубляет проблему вододефицита. По многим водным объектам отсутствует полная информация о гидрологическом режиме, а имеющиеся гидрометрические данные показывают значительные расхождения в параметрах.
Для решения этих задач была разработана ГИС-поверхностных вод (Уланова, 2010), включающая детализированные сведения о гидрологических характеристиках, гидрохимическом составе и динамике водных объектов. Созданная ГИС создала методическую базу для разработки и реализации детальных картографических моделей водных объектов Калмыкии с применением дистанционных методов исследования. Анализ водных объектов с использованием материалов космической съемки высокого разрешения позволил получить новые данные о динамике гидрологического режима водоемов. Спутниковая информация позволила классифицировать водоемы по размеру, оценить динамику площади водной поверхности. Данные дистанционного зондирования позволяют не только отслеживать текущее состояние водоемов, но и предсказывать их развитие в условиях меняющегося климата.
Благодаря созданной ГИС поверхностных вод появилась возможность подсчитать общую естественную обводненность территории республики; обводненность по ландшафтным районам республики, а также просчитать изменение обводненности территории за счет созданных искусственных водоемов. Методически расчеты производились следующим образом: Под обводненностью понималось отношение площади водной поверхности водотоков и водоемов к площади территории (Уланова, 2014)
В результате проведенных расчетов установлено, что благодаря созданию искусственных водоемов обводненность республики увеличилась в два раза – с 0.008 до 0.016. Водные ресурсы (статические) за счет искусственных водоемов увеличились на 1.8-2.4 км3. Наибольший уровень природной обводненности зафиксирован в Кума-Манычском районе, а наименьший – в Прикаспийском. В районе Ергени природная обводненность превышает искусственную, созданную водохранилищами, в три раза. В Кумо-Манычском районе благодаря водохранилищам обводненность возросла в четыре раза, тогда как в Прикаспийском районе искусственная и природная обводненность оказались равными.
Исследование динамики площади эталонных водоемов (Аршань-Зельмень, Цаган-Нур, Деед-Хулсун, Чограйское) за период с 2001-2022 гг. позволило установить максимальные и минимальные значения водной поверхности за указанный временной интервал. Карты динамики водной поверхности ключевых водоемов являются результатом анализа разновременных космических данных. Это дает возможность объективно оценить величину антропогенных изменений окружающей среды, их тенденции и спрогнозировать возможные трансформации исследуемых объектов в будущем при различных сценариях использования водных ресурсов.
Согласно (Авакян, Лебедева, 2002) водохранилища по площади водной поверхности подразделяются на: малые – меньше 2 км2 , небольшие – 2-20 км2, средние – 20-100 км2, крупные – 100-500 км2. Анализ материалов космической съемки за длительный ряд наблюдений показал, что площади водохранилищ очень сильно изменяется по годам, они переходят из категории в категорию по размерности. Наиболее стабильными остаются размеры Деед-Хулсуна. Этот водоем, питающийся речными и сбросными водами, всегда находится в одной категории. В отличие от него, Цаган-Нур, который пополняется в основном за счет сбросных и дренажных вод, меняет свою категорию с средней на небольшую и малую.
Анализ изменений площади водной поверхности водоемов за два временных интервала показал, что водохранилища Деед-Хулсун и Чограйское испытали наименьшие колебания (площадь сократилась в 1-2 раза), и соответственно уменьшились запасы воды в них. Уровень Чограйского водохранилища и его водные ресурсы снизились из-за длительного ремонта плотины, что, в свою очередь, повлияло на уровень Деед-Хулсуна, который питается от Чограя. Питание водохранилища Аршань-Зельмень происходит за счет атмосферных осадков и подземных источников. Засуха, длившаяся с 2016 по 2022 годы, привела к значительному уменьшению уровня воды в Аршань-Зельмене, и к 2022 году оно практически полностью пересохло.
Наибольшее сокращение площади (в 7 раз) отмечено для водохранилища Цаган-Нур. Такая динамика обусловлена сокращением объемов водоподачи из реки Волги, вызванным комплексом экономических причин. Анализ гидрологических данных за 2023 год на всех водохранилищах, за исключением Чограйского, выявил увеличение уровня их наполнения по сравнению с 2022 годом. При этом наблюдаются изменения в абсолютных минимальных и максимальных значениях водности, коррелирующие с динамикой средних показателей за анализируемый период. Наибольшее сокращение абсолютных максимальных значений водной поверхности зафиксировано на водохранилище Цаган-Нур, достигнув девятикратного уменьшения.
Таким образом, исследование гидрологических характеристик водохранилищ выявило их высокую степень нестабильности, обусловленную совокупным воздействием как природных, так и антропогенных факторов.

Работа выполнена в рамках темы № FMWZ-2025-0002 "Исследования процессов формирования качества поверхностных и подземных вод, природных и антропогенных механизмов изменения экологического состояния водных объектов, разработка методов и технологий управления водными ресурсами и качеством вод" Государственного задания ИВП РАН»