Ку́йбышевское (Сама́рское) водохрани́лище на р. Волге, часть Волжско-Камского каскада водохранилищ. Нижнюю часть водохранилища также называют Жигулёвским морем. Создано в 1955–1957 гг. плотиной Жигулёвской ГЭС высотой 52 м; мощность ГЭС 2300 МВт, максимальный напор на гидроэнергоагрегаты 30 м. Средняя годовая выработка 10–11 млрд кВт*ч. Средняя глубина водоёма 8,9 м, максимальная – 40 м. Длина около 510 км, максимальная ширина до 27 км (в районе впадения Камы в Волгу).

Куйбышевское водохранилище является одним из крупнейших в России по величине полезного объёма, которая составляет 34600 млн. м3. Нормальный подпорный уровень (НПУ) и уровень мёртвого объёма (УМО) водохранилища – 53 и 45,5 м соответственно. Площадь зеркала при НПУ – 6150 км2, при УМО – 3060 км2. Полный объём водохранилища при НПУ составляет 58000 млн м3. Куйбышевское – крупнейшее водохранилище Европейской части России и Европы по полному и полезному объёму[*].

Идея энергетического использования Волги на участке Самарской Луки предложена Г.М. Кржижановским в 1910–1913 гг., развита инженером К.В. Богоявленским (1918) и профессором А.В. Чаплыгиным (1927–1936). С 1931 г. проект разрабатывался в рамках проекта Большая Волга в целом. С 1937 г. работами руководил академик С.Я. Жук. Начало строительства связано с Постановлением Правительства СССР от 21 августа 1950 г. В 1951 г. было утверждено место расположения створа плотины в северной части Самарской Луки, где имелись плотные глины, способные воспринимать значительные нагрузки. В создании ГЭС и водохранилища участвовали около 130 проектных и научно-исследовательских институтов. В процессе проектирования и строительства был выбран наиболее экономичный вариант расположения ГЭС и водосливной плотины.

В декабре 1955 г. вступил в промышленную эксплуатацию первый агрегат. В октябре 1957 г. ГЭС была введена в эксплуатацию на полную проектную мощность. Жигулёвская ГЭС входит в Единую энергетическую систему Европейской части РФ.

При весеннем половодье обеспеченностью 0,01% (один раз в 10 тыс. лет) с расчётным расходом воды 83,7 тыс. м3/с через водосливную плотину может быть пропущено до 55 тыс. м3/с. На плотине установлены пролётные строения железнодорожного и автодорожного мостов, линии электропередачи. Судоходные сооружения состоят из двух парных шлюзов.

Средняя скорость ветра на Куйбышевском водохранилище 2,2–4,9 м/с, в районе акватории в 1,5 раза выше. Характерны штормы с максимальной скоростью ветра 24 м/с, порывами до 28 м/с при ветрах всех румбов; раз в два года наблюдается шторм 9 баллов, раз в 5 лет – 10 баллов. Продолжительность штормов осенью в среднем составляет: 7 баллов – 15 часов, 8 баллов – 24 часа, 9 баллов – 40 часов, 10 баллов – 34 часа; наибольшее количество штормовых дней приходится на октябрь. Весной 1967 г. был зафиксирован шторм продолжительностью шесть суток (из них 26 часов – 8–9 баллов; высота ветровых волн 1,2–2,6 м). В 1973 г. юго-западный ветер достигал ураганной силы 30–35 м/с с порывами до 40 м/с, при этом волны достигали высоты 2,4–3,6 м, в районе пос. Камского Устья – 4,2 м. С мая по сентябрь штормовая деятельность обычно слабая, но наблюдаются шквалы с ливневыми дождями и градом, кратковременным понижением температуры.

С образованием водохранилища на прилегающей к нему территории скорость ветра увеличилась как над водной поверхностью, так и в прибрежной зоне на расстоянии 4–5 км от берега, особенно в прилегающей к урезу километровой полосе. Вблизи уреза воды наблюдается усиление скорости ветра за счёт вихревых образований. Создание водохранилища оказало также заметное влияние на режим температуры воздуха: в весеннее время на акватории она ниже, чем на береговых станциях, в осеннее – выше, разница может составлять более 10°С весной и 2–3°С осенью.

Годовой объём стока Волги в створе гидроузла – 241 км3, наименьший – 145 км3, наибольший – 366 км3; около 62% его проходит при весеннем половодье.

В многолетнем ряду наблюдений за водным режимом водохранилища выделяются две фазы – маловодная (1957–1977) и многоводная (1978–2005). Экстремально многоводные годы – 1979 г. (339 км3) и 1990 г. (337 км3), маловодный год 1975 г. (166 км3).

Водохранилище является проточным, коэффициент условного водообмена – 5 раз за год, в среднем 4,1 раза за год (от 2,7 до 5,7), Гидрологический режим отличается большой неоднородностью. Расчётная средняя скорость стоковых течений (в зависимости от величины транзитного расхода и площади живого сечения) составляет 2–10 см/с, фактическая достигает 20–35 см/с (в верхней и нижней частях водохранилища) и 15–20 см/с (в средней части). Максимальные величины скорости стоковых течений (130–150 см/с) характерны для поверхностных слоёв глубоководной части водоёма при интенсивном его наполнении в период половодья.

Температурный режим характеризуется относительно однородными термическими условиями в поверхностном слое. В переходные периоды весной и осенью преобладает гомотермия (сравнительно однородное распределение температуры по глубине водоёма). Период летнего прогревания длится от появления устойчивой стратификации (возникновение слоя так называемого температурного скачка, т.е. резкого изменения температуры воды до 10–12°С в слое 3–5 м) до начала осеннего охлаждения водных масс; температура воды в поверхностном слое выравнивается по ширине и длине водохранилища (разность 0,5–0,7°С); на приплотинном участке в его глубоководной зоне образуется слой температурного скачка с изменением температуры до 8–11°С при температуре воды на поверхности 24–31°С. Ход температуры воды в общих чертах следует за ходом температуры воздуха. Максимальные средние температуры воды наблюдаются в августе – до 20,8°С. Период от момента замерзания водоёма до вскрытия ледового покрова составляет в среднем 145 дней. Температура воды у плотины Жигулёвской ГЭС достигает нулевых значений на 18–20 дней позднее, чем на верхних участках. Наиболее интенсивные термические процессы протекают в верхней части водохранилища. Ветровое волнение способно вызвать полное перемешивание водных масс и выравнивание температуры по глубине, кроме наиболее глубокой приплотинной части водохранилища.

Распределение толщины льда по ширине водоёма неравномерно и колеблется от 30–40 см над русловой частью до 60–70 см над затопленной поймой. По сравнению с речными условиями продолжительность периода замерзания водохранилища на 14 дней меньше, а сроки ледостава стали более ранние. Наблюдается торошение льда.

Существенны процессы разрушения береговой зоны. Переформирование берега началось с момента строительства гидроузла, за первые 10 лет с начала строительства край абразионного уступа отступил в сторону береговой территории на 25–30 м. Основным фактором служит ветровое волнение, при штормах осуществляется особенно интенсивный размыв берегов и происходит взмучивание и переотложение наносов по акватории водоёма.

Переформирование левого берега от Тольятти до Казани идет по абразионно-обвальному и абразионно-осыпному типу (на лёссоподобных грунтах). Береговая отмель формируется по абразионно-аккумулятивному типу. Вдоль левого берега преобладают отмелые берега.

Процесс переформирования правого берега отличается большим разнообразием. В районах древних циркообразных, фронтальных оползней протяженностью около 15 км (с. Тетюши) возникают новые оползни, часто глыбового характера; в районе с. Ундоры на протяжении 3–6 км происходит абразия ранее действовавших оползней, появление новых, глыбовые подвижки; отступание идёт из-за подмывания и обрушения верхней части. Для Ульяновско-Усольского района характерны оползни-потоки, оползни-сплывы, глыбовые оползни. На склонах Жигулей волнение непосредственно воздействует на коренные породы склона.

Абразионный материал (обрушение берегов, эрозионные процессы) является основным источником формирований донных осадков водохранилища (85,4%), затем следует взвешенный материал, привнесённый волжской (свыше 4,4%) и камской (свыше 6,0%) водами и боковыми притоками водосборного бассейна (3,7%), детрит, образование которого связано в внутриводоёмными процессами (0,5%). Более 95% наносов аккумулируется в чаше водохранилища. Скорость осадконакопления постепенно уменьшается от 1,2 см/год (1964) до 0,4 см/год (1991), а площадь заиления растёт от 31% до 60% соответственно. Основную долю макрокомпонентов (около 50%) дает диоксид кремния SiO2, существенна доля оксида алюминия Аl2O3 и оксида кальция СаО (до 14% каждое).

Содержание взвешенных веществ изменяется как с течением времени (уменьшилось приблизительно в три раза в 2001–2005 гг. по сравнению с 1981–1985 гг.), так и в зависимости от сезона (в октябре в 2–4 раза меньше, чем в мае, когда оно максимально на мелководье – до 10,7 г/м3). Мутность воды выше в районах впадения рек. В составе взвешенного вещества преобладает минеральная составляющая (в среднем 82%), органическая часть не превышает 36% и представлена на 77% детритом.

Гидродинамические показатели: колебания уровня воды, скорость и направление течений, волнение, температура воды, процессы ледообразования и разрушения ледового покрова определяют распределение гидрохимических соединений и гидробиологические условия.

Воды водохранилища относятся к гидрокарбонатному классу, кальциевой группе. Минерализация в зависимости от сезона и водности года изменяется от 130 мг/л (р. Волга) до 167,9 мг/л (р. Кама) весной и до 674,3 мг/л (р. Кама) зимой. Категория воды по степени жёсткости – мягкая и умеренно-жёсткая. Неагрессивная по ионному составу и минерализации вода пригодна для питья и орошения.

За время существования водохранилища изменились лишь некоторые химические показатели воды: по сравнению с Волгой (1952–1954) выросло количество растворённого кислорода (от 85 до 99%) и биогенных веществ, уменьшилось содержание железа, кремния, снизилась перманганатная окисляемость. По гидрохимическим показателям выделяются следующие водные массы: волжская, камская, волго-камская, черемшанская и собственно водохранилища.

Водные массы отличаются в основном цветностью и прозрачностью воды. Показатели изменяются в зависимости от сезона: в воде приплотинного плёса прозрачность изменяется от 80–95 см в мае до 220–225 см в октябре. В тёплый период года рН составляет 7,93–8,24. Содержание О2 также изменяется незначительно по всей толще воды – 8–11 мг/л. Содержание СО2 колеблется около 2 мг/дм3.

Наибольший сброс сточных вод и соответственно поступление химических соединений даёт Республика Татарстан.

Среднегодовое значение индекса качества воды (индекс загрязнения воды, ИЗВ) изменяется от 1 (чистая вода) до 7,7 в камском плёсе, где это значение за последние 15 лет не опускалось ниже 3 (загрязнённая вода). Локальный вклад вносят крупные города и поселения – Казань, Чистополь, Лаишево, находящиеся на территории Татарстана. Волжская вода в основном соответствует умеренно-загрязнённой, к плотине Жигулёвской ГЭС показатели качества воды водохранилища приходят в норму.

Средняя численность фитопланктона (одноклеточные и многоклеточные водоросли) изменяется от 14,3 до 88,7 млн кл/л; биомасса от 4,1 до 16,2 мг/л, максимальные значения отмечаются в Черемшанском заливе. За период существования водохранилища по численности преобладали сине-зелёные водоросли, по биомассе в северных участках – диатомовые, в южных – сине-зелёные. В летние месяцы по численности преобладают сине-зелёные водоросли, в апреле – мае диатомовые.

Высшие водные растения водохранилища до сих пор остаются недостаточно изученными. По разным оценкам, встречается от 500 до 700 видов сосудистых растений, из которых около 170 непосредственно связаны с водой. В связи со сравнительной молодостью экосистемы водохранилища процесс формирования флоры активно продолжается. Отмечена довольно большая группа (около 50) редких и исчезающих видов, нуждающихся в охране.

Среднее содержание хлорофилла (базовый показатель биологической продуктивности любого водоёма) в разных районах водохранилища в период открытой воды изменяется от 12,9 мг/м3 в северном (волжском) районе до 29,5 мг/м3 в нижнем и 38,1 мг/м3 в устье Черемшанского залива. Максимум приходится на июль–август в период бурного роста сине-зелёных водорослей. Сезонная и межгодовая изменчивость содержания хлорофилла определяется гидрометеорологическими условиями. В маловодные и жаркие годы по среднему содержанию хлорофилла водохранилище является эвтрофным (высококормным по биологической продуктивности) водоёмом, в многоводные и холодные – мезотрофным (среднекормным). В донных отложениях содержание хлорофилла колеблется в диапазоне 40–50 мкг/г.

В водохранилище зафиксировано 223 вида зоопланктона; его концентрация изменяется от 1,4 г/м в Камском плёсе до 41,2 г/м в приплотинном плёсе.

В составе донной фауны преобладают олигохеты, полихеты, хирономиды, высшие ракообразные и моллюски. Среднемноголетняя биомасса макрозообентоса в бывшем русле Волги – 20,96 г/м, на затопленной пойме – 4,2 г/м. На долю олигохет приходилось 54,4%, хирономид – 25,6%, моллюсков – 14%, ракообразных – 3,2% общей биомассы донных организмов. В последние годы на отдельных участках значительно увеличилась биомасса полихет (до 50%) и ракообразных (до 92%) в общей биомассе «мягкого бентоса» (доступного рыбам корма). Возрастание доли полихет свидетельствует о загрязнении придонных слоёв воды и донных отложений. Напротив преобладание хирономид (это знакомый всем аквариумистам, мотыль, «красный червячок», в крови которого много гемоглобина) свидетельствует о достаточно благоприятном кислородном режиме придонного слоя воды и верхнего 1–2 сантиметрового слоя донных отложений.

Биологическая инвазия, т.е. вселение несвойственных для водохранилища видов, происходит с севера на юг по течению из системы северо-западных озёр. Это виды бореально-арктического происхождения. С другой стороны, с юга на север из Каспийского моря распространяются эвригалинные виды (устойчивые к средней и слабой минерализации воды) организмов. В составе фитопланктона зафиксированы четыре вида вселенцев, в зоопланктоне – 24 вида, в составе донных сообществ макрозообентоса доля инвазионных видов составляет до 69,1% численности и до 64,4% общей биомассы бентоса.

В водохранилище сформировалась экосистема, коренным образом отличающаяся от той, что была до его создания на этом участке Волги. Преграждение пути к нерестилищам, затопление части нерестилищ и изменение режима половодного стока на пойме отрицательно сказались на условиях воспроизводства проходных пород рыб. Для предотвращения ущерба рыбопроизводству в советский период действовали нерестово-выростные хозяйства и рыбозаводы. Количество вылавливаемой рыбы имеет тенденцию к снижению практически по всем видам рыб. Обитают рыбы, относящиеся к различным фаунистическим комплексам. Современной видовой состав рыб: русский осётр (исчезающий вид), белуга, стерлядь (резко уменьшающаяся по численности), черноморско-каспийская тюлька (увеличивающая численность в результате саморасселения), европейская ряпушка, корюшка, речной угорь, обыкновенная щука, синец, лещ, обыкновенная белоглазка, обыкновенная уклея, обыкновенный жерех, густера, серебряный карась, золотой карась, европейский сазан, обыкновенный пескарь, голавль, язь, чехонь, плотва, краснопёрка, линь, обыкновенные сом, вьюн, налим, ёрш, судак обыкновенный и волжский, речной окунь, черноморская игла-рыба, головешка-ротан, бычок-песочник, каспийский бычок-головач, бычок-кругляк, бычок-цуцик. Отмечена довольно большая группа (около 50) редких и исчезающих видов, нуждающихся в охране: толстолобик, буффало; некоторые из них – белый и пёстрый толстолобики – существуют только за счёт постоянного подселения заводской молоди. Промысловые виды рыб: лещ, судак, щука, бёрш, плотва, густера, тихонь, синец.

Экологическое состояние водоёма на современном этапе оценивается как относительно удовлетворительное с умеренно-загрязнёнными водными массами за исключением локальных участков, расположенных ниже точечных источников сброса сточных вод крупными промышленными предприятиями и испытывающих повышенный антропогенный пресс.

В береговой зоне водохранилища находится около 2 тыс. населённых пунктов, в том числе 55 городов и посёлков, оно используется комплексно: для энергетики, рыбного хозяйства, орошения, водоснабжения; как транспортная артерия, в рекреационных и туристических целях. Рекреационный потенциал водохранилища оценивается в 150 млн посещений в год, в основном за счёт так называемого кратковременного отдыха (отдыха выходного дня). При создании водохранилища было переселено 150 тыс. чел.

В.П. Салтанкин