Использование малых рек


Комплексное изучение и использование малых рек [358]. Комплексный подход к природным богатствам всего бассейна малой реки - единственно правильный путь наиболее рационального использования любых ее ресурсов, в том числе водных.
Выделяется четыре уровня оптимизации (комплексирования) природопользования:              компонентно-отраслевой,              компонентно-межотраслевой,              ком
плексно-региональный и глобальный. На компонентно-отраслевом уровне оптимизации комплексирование осуществляется в пределах одного ведомства, одного направления хозяйственной деятельности, например, при использовании малой реки только как источника водоснабжения. Но в отличие от многих других природных объектов использование рек происходит по межотраслевым схемам (компонентно-межотраслевой уровень). Сущность этого подхода в очень простой формуле: природный ресурс надо использовать оптимально и, используя, охранять. При этом должен быть обеспечен максимальный эффект на длительный период при условии сохранения оптимальных параметров данного природного компонента.
Однако опыт рационального природопользования убеждает: все компоненты природы имеют множественное значение; компонентно-отраслевое и межотраслевое использование того или иного ресурса в конечном итоге является конкурентным по отношению к другим пространственно сопряженным приро- допользователям. Особенности конкурентных противоречий обусловлены региональными условиями. Отсюда основной принцип комплексно-регионального уровня: максимальный социально-экологический эффект природопользования обеспечивается путем интеграции приемов эксплуатации всех природных ресурсов и контролируемого развития промышленно-территориального комплекса на основе конструирования оптимальных для конкретного региона параметров природной среды. Таким образом, достигается согласование отраслевого и территориального принципов управления всей деятельностью по рациональному природопользованию [358].
Многие ученые, характеризуя географическую оболочку, в качестве более мелких, но целостных образований выделяют "эрозионные комплексы" в границах бассейнов рек (преимущественно малых) [356]. В настоящее время бассейны рек часто рассматриваются как геосистемы или парадинамические системы [192]. Их специфика выражается в четко ориентированном преобладающем направлении жидкого и твердого стока, а вместе с ним и продуктов биогенного происхождения. Имеются предложения об использовании бассейнов рек как основы для физико-географического районирования (в том числе ресурсного).
Определяя как малые реки с водосбором не более 2000 км2 или длиной не более 100 км, Г.И. Швебс подчеркивает их фундаментальную особенность: это реки в пределах одной физико-географической провинции. Строение и функционирование бассейнов малых рек определяется региональными ландшафтными комплексами. Главная отличительная особенность бассейнов (как всяких геосистем) - их региональная упорядоченность. Рассматривая малую реку как бассейновую геосистему, можно выделить ее взаимосвязанные типологические части: водораздельную (плакорную), склоновую, а также следующие парагене- тические образования: ложбинно-лощинные, овражные и долинно-речные. В иерархии взаимодействующих частей бассейновой геосистемы "командное положение" обычно занимает междуречная, а не долинно-речная парагенетиче- ская геосистема, которая является местом "разгрузки", продуктом функционирования всех вышележащих подсистем. Характер взаимосвязей между всеми подсистемами во многом определяется морфологией водосбора.
Рассмотрение всего многообразия природных условий, строения и функционирования бассейновой геосистемы важно для понимания ее как целостного образования взаимосвязанных форм рельефа, почвенно-геологических и растительных условий. Системный анализ требует раскрытия взаимного влияния отдельных компонентов и их сочетаний (ПТК) на ход ведущего процесса (в данном случае стока воды, наносов и растворенных веществ). Известно, что всякая система нарушает свое равновесное состояние при несбалансированном изменении темпов протекания процессов в любом из ее звеньев. Это применимо к малым рекам.
Другое фундаментальное положение системного анализа: степень устойчивости системы то отношению к внешним воздействиям возрастает по мере роста ее размеров. Интерпретация этого положения для описываемых рек такова: то, что для средних и крупных рек проходит незаметно, для малых может стать определяющими условиями их разрушения.
Центральной частью бассейновой геосистемы, ее своеобразным стержнем является долина. Специфика строения и функционирования ландшафтов долин рек, четкая подчиненность одному ведущему водно-эрозионному процессу (как древнему, так современному), позволяет относить их к особому типу - параге- нетическому ландшафту (ПГЛ) [192, 357]. ПГЛ характеризуется большой динамичностью: к ним приурочены наиболее интенсивные виды денудации (прежде всего овражная эрозия), разгрузка подземных вод; здесь происходят разнообразные гидроморфные преобразования зональных почв и биоценозов. Исторически обусловлена наибольшая антропогенизация ПГЛ по сравнению с другими территориями. Отсюда необходимость особого подхода к изучению данных объектов и их типизации.
В качестве основного элемента ПГЛ, вмещающего в себя все особенности данного объекта, может быть не любой, а только "цельный" участок, включающий все основные части долины: террасы, пойму, русло. Таким образом, с позиций системного анализа в качестве элементарной единицы долинных ПГJI должно быть принято сочетание простых однотипных комплексов (фаций, урочищ) или геосистем (при раскрытии функционирования), "нанизанных" на основную линию тока - русло. Этим условиям отвечает только профиль или долинный трансект - репрезентативная полоса, выражающая особенности строения и функционирования. Несколько смежных, долинных трансектов, объединенных по характеру строения и функционирования, образуют параге- нетическое звено (ПГ-звено). Закономерное сочетание последовательно сопряженных ПГ-звеньев формирует ПГ-сектор, который представляет территориально-целостный фрагмент типа физико-географического района. Несколько однотипных ПГ-секторов объединяются в ПГ-пояс. Для прикладных целей (мелиорации долин, создания водохранных зон и др.) потребность в более мелких категориях ПГЛ, чем ПГ-звено, отсутствует [65].
При проектировании природопользования целесообразно в пределах ПГЛ выделять склоново-террасовые и поймено-русловые ряды комплексов, т. е. сочетания обычных ПТК (фаций, урочищ) в виде полосных структур, окаймляющих системообразующую линию тока. Поименно-русловой ряд - это земноводные ландшафты, которые в большей степени, чем ландшафты склоновотеррасового ряда, показывают контуры всей бассейновой геосистемы.
Современная стадия развития ПГ Л в большинстве случаев протекает в условиях интенсивной водной эрозии, что определяет повышенное поступление наносов в верхние звенья гидрографической сети, т. е. в малые реки. При этом нарушается одно из основных свойств поименно-руслового процесса - его дискретность, когда передвигающиеся побочни или осередки причленяются к береговым склонам и служат зародышем нового участка пойменного массива. Для многих малых рек аридной зоны дискретность развития потеряла свои характерные черты на фоне интенсивного вертикального нарастания пойменного аллювия.
При этом существенно искажаются долинно-морфологические процессы. Так, современное развитие меандр, образование побочней, плесов и перекатов у малых рек прослеживается очень слабо или вообще не выявляется. Объясняется это тем, что пойменно-русловой процесс протекает в условиях избытка наносов, образованных на водосборе. При этом интенсивность нарастания толщи отложений соизмерима с интенсивностью переформирования пойменного массива, что нарушает развитие характерных пойменно-русловых образований. Здесь более сложный процесс заменяется более простым. Для некоторых малых рек не удается проследить последовательный ряд развития пойм: низкая, средняя, высокая. Основная их часть затапливается водой и нарастает за счет аккумулированных наносов, но не размывается и не переформировывается единым русловым потоком.
Установлено, что в результате эрозионно-аккумулятивных процессов происходит обмен наносами между руслом и поймой. Для многих малых рек аридной зоны такой обмен на современном этапе резко нарушен; фация руслового аллювия обычно обнаруживается лишь в древних отложениях.
С каждым годом растут объемы разработок минерального сырья. Под воздействием горно-технических работ, подрезки водоносных горизонтов также меняется водный режим рек, в первую очередь малых [249]. Здесь нет одно- значного изменения водности как по территории, так и во времени: сказываются, с одной стороны, особенности залегания водоносных горизонтов и видов их дренирования шахтами или карьерами, а с другой, - в начальный момент разработок происходит формирование линз депрессии, в завершающий - их заполнение.
Рассматривая комплексно-региональный уровень оптимизации природопользования для малой реки, необходимо выделить в ее бассейне территории с однотипным применением того или иного способа его реализации.
Для регионов с преобладанием сельскохозяйственного использования земель выделяются в пределах бассейновой геосистемы четыре подсистемы; отличительной особенностью каждой из них является разный подход к выбору использования основного природного ресурса [308]. Первая подсистема, которой соответствует плакорный тип геокомплексов, оптимизируется, исходя из получения максимальной прибыли и максимального задержания влаги. Здесь естественные процессы, модифицированные человеком, компенсируют негативные последствия. Например, естественный почвообразовательный процесс в сочетании с различными мероприятиями (плоскорезной пахотой, внесением удобрений и т. д.); компенсирует эрозионное разрушение земель. В пределах первой подсистемы может соблюдаться принцип: минимум сложности, минимум биомассы при максимуме продукции. Данное условие реализуется с помощью экономико-математических моделей. Мелиоративные мероприятия в пределах первой подсистемы должны быть направлены на задержание влаги во время обильного стока с целью уменьшения эрозионной нагрузки на другие подсистемы.
Вторая подсистема охватывает территории, где поверхностный смыв и струйчатый размыв приводят к разрушению природной системы. Здесь рекомендуется пойти на компромисс, т. е. поступиться в первое время частью прибыли ради более благоприятных условий развития природной системы. Реализация выдвинутого принципа осуществляется на основе строго обоснованной логико-математической модели оптимизации использования эрозионноопасных земель [308].
Третья подсистема - это уже деградированные участки со смытыми гумусовыми горизонтами, обычно примыкающие к оврагам, а также промоины и овраги. Оптимизацию данной подсистемы предлагается проводить для стабилизации. Общий принцип здесь - максимум биомассы (а не максимум продукции) и усложнение природоохранного блока разнообразными мероприятиями. В перспективе для этой цели предполагается применять метод количественной оценки простоты - сложности природной и хозяйственной составляющих данной подсистемы.
Четвертая, последняя подсистема охватывает долины древней гидрографической сети - долинные ПГЛ. Их оптимизация проводится по принципу наиболее рационального использования водных ресурсов. Таким образом, если в первых трех подсистемах стремятся уменьшить и даже прекратить сток, то в четвертой - увеличить и сконцентрировать его, упростив одновременно условия стекания и способы его использования как ресурса [65].
Наука готова взять на себя обоснование конкретных приемов природопользования в бассейнах малых рек, исходя из социально-экологических принципов оптимизации. Однако в исполнительных органах управления пока отсутствует такое звено, которое могло бы их реализовать. В разрозненном виде почти все составляющие этого звена существуют: водная инспекция, отделы Минприроды, санитарная служба, служба охраны растений, филиалы институтов "Земпроект" и т. д. Объединение их в рамках одной службы "регионального природопользования" при исполнительных органах по типу службы главного архитектора могло бы обеспечить комплексное использование малых рек и всей территории их бассейна [358]. Эти мысли высказаны еще в 1986 г., но по- прежнему актуальны.
Гидрологические последствия создания ГЭС на малых реках [107, 172, 173]. Освоение гидроэнергопотенциала малых рек в условиях перестройки экономики и повышенных экологических требований к гидротехническим сооружениям является одним из важнейших направлений развития энергетики, эффективным для ряда районов Российской Федерации. Наиболее эффективны малые гидроэлектростанции (МГЭС) на территориях с рассредоточенными потребителями энергии, удаленными от энергосистем, к которым относятся районы Крайнего Севера и многие регионы Сибири и Дальнего Востока, например Северный Кавказ [29], Горный Алтай, населенные малочисленными народами России. Это разумная альтернатива сжиганию топлива.
Создание ГЭС на малых реках имеет ряд экологических и социально- экономических преимуществ по сравнению с "большой" энергетикой, в том числе: небольшие затопления или их отсутствие, значительно меньшее воздействие на естественную среду обитания человека и животного мира, отсутствие необходимости переселения жителей, сравнительно небольшая стоимость благодаря использованию типовых проектов и унифицированных деталей для строительства, а также автоматизации управления. Создание МГЭС взамен небольших электростанций, работающих на органическом топливе, приводит к существенному оздоровлению воздушного бассейна, а их водохранилища, помимо выработки электроэнергии, помогут обеспечить водными ресурсами различные отрасли хозяйства в разных частях бассейнов рек. Будучи мелководными и небольшими по объему, водохранилища МГЭС не препятствуют процессам водообмена в речных системах и, напротив, способствуют перемешиванию водных масс и их аэрации. МГЭС имеют также преимущества с точки зрения безопасности их эксплуатации - ущерб от повреждения или полного разрушения плотин МГЭС по сравнению с крупными станциями будет несравнимо меньшим. В случае же, если малая гидростанция является единственным источником энергии, снабжающим населенный пункт или хозяйственные объекты светом и теплом, повреждение МГЭС может иметь далеко идущие последствия, особенно для районов, удаленных от других источников электроснабжения.
Однако малые реки - наиболее ранимое звено речной сети, поэтому использование их для целей энергетики требует очень осторожного подхода и выполнения превентивных мероприятий [109, 286]. Необходимо повысить изученность малых рек, уточнить гидроэнергопотенциал и потребителей энергии, продолжить обследование действующих и выведенных из эксплуатации МГЭС, имея в виду, что восстановление и строительство новых ГЭС должно сопровождаться улучшением природных условий, созданием водоохранных зон и объектов рекреации. Необходима организация системы мониторинга и разработка оптимальных схем размещения МГЭС с учетом экологических, экономических и социальных факторов. Тесная связь состояния малых рек с окружающим ландшафтом свидетельствует о невозможности решения проблемы их гидроэнергетического освоения лишь как русловой задачи в пределах долин рек, но требует знания ландшафтов и их устойчивости к антропогенной нагрузке. МГЭС должны способствовать сохранению жизнедеятельности малых рек, предельный объем их регулирования не должен превышать 20 - 30% от объема среднего годового стока реки. Концепция природно-технических систем требует новых принципов, обеспечивающих экологическую безопасность в геосистеме "Экосистема малой реки и малой ГЭС", формирующейся при создании эколого-энергетического комплекса [328, 375].
Создание крупных водохранилищ на равнинных реках затронуло и малые реки. Эти вопросы должны решаться в общем контексте эколого-географических изменений и оптимизации водопользования в бассейнах рек [29, 279, 282, 324].
Стоит проблема использования малых рек и в аграрном природопользовании [120, 237, 304, 378]. Современные системы земледелия нарушают естественную зарегулированность стока на начальном этапе его формирования. Переуплотнение почвы техникой увеличило ее плотность за 20 лет в метровом слое на 20 - 40%. В степной и лесостепной зонах в малые реки с угодий смывается в среднем 15 - 25% внесенного азота, 1,5 - 9% фосфора и других химических веществ. Контурно-мелиоративная организация территории осваивается медленно, агролесомелиоративная служба фактически развалилась. Эрозия не остановлена [356].
Рекреационное использование малых рек [50, 75, 271]. Реки - ценнейший рекреационный ресурс, национальное достояние. Они используются как в лечебных целях (санаторное климатолечение, лечебные купания), так и для массового отдыха и водного спорта. Многие малые водотоки и прилегающие к ним территории, являющиеся местом обитания редких животных и растений, объявляются государственными заповедниками и заказниками.
Рекреация на малых реках предъявляет высокие требования к качеству воды, уровенному и температурному режиму рек, климатическим условиям местности и т. п.
Качество воды в створах санитарного водопользования, как правило, определяется санэпидстанциями в местах рекреации по показателям химического (нефтепродукты, ядохимикаты) и бактериального загрязнения. Устанавливаются также источники загрязнения выше санитарного створа, суммарный объем сточных вод с подразделением по степени очистки, даются характеристики рельефа, водозабор.
Малые реки особо чувствительны к различным видам загрязнения, имеют сравнительно низкую самоочищающую способность. Для использования этих рек в рекреационных целях необходимы водоохранные мероприятия: установление предпочтительных для рекреации зон водопользования с поддержанием в них допустимого качества воды, охрана береговых ландшафтов, очистка русла и поймы реки и др.
Важно учитывать интересы рекреации при комплексном гидротехническом строительстве и хозяйственном развитии речных бассейнов. На уникальных по живописности реках гидростроительство должно быть либо полностью исключено, либо иметь рекреационное назначение (допускается сооружение водохранилищ для массового отдыха населения, гребных каналов, намыв пляжей и т. п.). Выше зон рекреационного водопользования на расстоянии, зависящем от очищающей способности конкретной реки, следует избегать сброса неочищенных хозяйственно-бытовых стоков и коллекторных вод оросительных систем. На берегах рек, используемых для массового отдыха, нежелательно размещение даже "чистых” предприятий.
Малые реки чувствительны не только к промышленному загрязнению и гидротехническому "вмешательству", но и к собственно рекреационным нагрузкам. В связи с этим разрабатываются нормы допустимой нагрузки на территорию пляжей и их береговую полосу, а также на акватории.
КиевНИИПградостроительства были предложены следующие ориентировочные нормы допустимой рекреационной нагрузки [75, 271]:
Пляжи для взрослых (чел./га)              2000
Пляжи для детей              2500
Береговая полоса пляжа              5000
Акватории для купания в проточных водоемах              2000
Акватории для ловли рыбы с лодки (в среднем два человека на лодку)              20
Акватории для катания на гребных лодках              5
Охотничьи угодья для спортивно-любительской охоты на водоемах              0,001
Акватории для катания на моторных лодках и водных лыжах              1.
Эти нормы должны быть ужесточены для малых равнинных рек с шириной русла менее 50 м и расходами до 100 м3/с. Крайне нежелательно присутствие на малых реках моторных лодок и катеров, загрязняющих водоемы бензином и представляющих значительную опасность для купающихся (ввиду ограниченной акватории).
Современная практика районных планировок рекомендует функциональное зонирование отдыха на водоемах с выделением зон длительного стационарного и кратковременного отдыха, зон для занятий водными видами спорта и т. д. Это позволяет лучше регулировать нагрузки на акватории и побережье рек, предотвращать хаотическое размещение рекреационных объектов.
Разработка схем рекреационного освоения отдельных бассейнов должна послужить основой для составления Генеральной схемы рекреационного использования водных ресурсов России. Такая схема должна иметь единую методическую основу, заключающуюся в четком определении требований рекреации в составе комплексного водопользования, наличии кадастра рекреационных ресурсов рек и водоемов и научно обоснованных норм рекреационной нагрузки на береговые ландшафты и акватории. В числе ее задач важное место должна занять оптимизация рекреационного использования сети малых рек, включающая сравнительную оценку рекреационных ресурсов рек и прилегающих к ним ландшафтов, а также разработанное на ее основе перспективное размещение объектов околоводного отдыха по экономическим районам и природным зонам.
О рационализации использования и сохранении стока малых рек [105]. Бассейны малых рек с водосборами от десятков и сотен до двух-трех тысяч квадратных километров охватывают около 80% водосборной площади бассейнов крупных речных систем. Термин "малые реки" в гидрологическом отношении условен, поскольку водность малых рек даже с одинаковыми площадями водосборов различна в разных физико-географических районах. От этого зависят масштабы использования водных ресурсов.
Вопросы рационального использования малых рек целесообразно рассмотреть, охарактеризовав их водные ресурсы. Интерес представляют прежде всего следующие характеристики:
  1. средний многолетний объем годового стока;
  2. годовой объем стока обеспеченностью 75 и 95%;
  3. минимальный месячный объем стока обеспеченностью 95%.

В целях исключения влияния разных величин водосборных площадей на характеристики стока малые реки целесообразно рассмотреть по следующим группам площадей их водосборов: 100, 500 и 2000 км2.
Оценка величин стока малых рек с указанными размерами водосборов на основе гидрологических наблюдений показала, сколь значительна разница в стоке малых рек отдельных районов страны.
Данные свидетельствуют о ярко выраженном в Европейской части России уменьшении ресурсов малых рек с севера на юг (табл. 3.1). Таким образом, на севере сток реки с площадью водосбора около 100 км2 имеет почти такую же величину, которая свойственна рекам с площадью около 2000 км2 в южных степных районах. В азиатской части повышенную водность имеют реки в районах Алтая, Забайкальского участка БАМа и на Дальнем Востоке в зоне влияния муссонов.

Данные о минимальном месячном стоке обеспеченностью 95% свидетельствуют о неблагоприятных для хозяйственного использования условиях стоко- образования не только на малых, но и на средних реках в Восточной Сибири преимущественно с перемерзающими, в Прикумье и Заволжье - с пересыхающими и периодически действующими водотоками.
Таблица 3.1
Оценка стока малых рек, млн м3 [105]

Показатель

Бассейн, км2

100

500

2000

Европейская часть



Средний по водности год

26-2

200- 10

700 - 50

Маловодный (обеспеченность 95%)

16-0,2

130-3

490- 10

Минимальный месячный сток

0,3

3,0

10

Азиатская часть



Средний сток

56-4

240- 14

840 - 30

Маловодный (обеспеченность 95%)

40 - 0,5

140-15

480 - 30

Минимальный месячный сток

0,7

2,5

8,5


По стране



Средний многолетний

60-23

240- 10

840 - 30

Обеспеченность 95%

40 - 0,2

140-0,8

500- 15

Минимальный месячный сток

0,6 - 0,8

2-3

10

Рациональное использование водных ресурсов малых рек - одна из сложных и актуальных проблем водного хозяйства [59]. Возрастающее безвозвратное изъятие стока, увеличение поступления в водотоки возвратных вод, выполнение различного рода хозяйственных работ на территориях речных бассейнов обусловливают снижение водности бассейнов, нарушение процессов самоочищения и руслообразования, загрязнение вод и русел малых рек.
Безвозвратное изъятие стока является результатом увеличения затрат воды на испарение в процессе интенсификации сельскохозяйственного производства (в частности, испарения с поверхности создаваемых прудов и водохранилищ для целей водоснабжения, рыбоводства, отдыха населения), прогрессирующего увеличения биомассы в растениеводстве, роста потребления воды в животноводстве. Наиболее значительные безвозвратные затраты воды связаны с орошением земель и поливом огородов и приусадебных участков. Увеличиваются безвозвратные затраты воды в промышленном производстве, в городских и сельских поселениях.
Снижение водности малых рек в степной и лесостепной зонах страны во многих случаях объясняется сокращением залесенных участков речных бассейнов в результате промышленного, гражданского и дорожного строительства. Хозяйственное безвозвратное изъятие водных ресурсов малых рек при их небольшой водности часто приводит к значительному снижению водности ниже мест сосредоточения крупных водопотребителей.
На участках рек, где сосредоточен крупный комплекс водопотребителей, единичные сбросы возвратных вод могут превышать расходы воды малых рек. Такое положение объясняется тем, что водопотребители используют для водоснабжения не только воды рек, но и большие объемы подземных вод, поступающие после использования в речную сеть.
Мероприятия по решению проблем малых рек индивидуальны для каждой реки, принципиальная же направленность их определяется необходимостью решения следующих задач:
  1. поддержания определенного режима стока малых рек как действующих водотоков с учетом их рационального народно-хозяйственного использования, охраны водной и природной среды в современных условиях и в долговременной перспективе;
  2. обеспечения санитарно-гигиенического и общего водоохранного обустройства территорий речных бассейнов и собственно малых рек;
  3. поддержания, а в ряде случаев и восстановления эстетических особенностей малых рек.

Основой решения водохозяйственных задач по малым рекам, как указывалось выше, должны являться схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов. Такой путь ставит вполне обоснованный вопрос о реальности создания схем использования и охраны водных ресурсов по чрезвычайно большому количеству малых рек, которыми располагает Россия. Общим для них будет:
  1. установление естественной природной водности малой реки (в годовом и внутригодовом разрезе, минимальный и максимальный сток);
  2. оценка малой реки с позиций возможного использования ее как источника обеспечения хозяйства водой;
  3. обоснование возможных масштабов использования реки в интересах утилизации гидравлической энергии (особенно рек горных районов), рыбоводства, создания зон отдыха населения;
  4. оценка гидрологических, топографических и других природных и экономических условий, благоприятных для осуществления водохозяйственных мероприятий (создание водохранилищ, каналов, подпорных сооружений и т. п.) по рациональному преобразованию естественного режима речного стока и гидрографической сети в хозяйственных и природоохранных интересах [43].

Разработка схемы по этим направлениям, а в конечном итоге обоснование предложений по рациональному использованию и охране малой реки требует выполнения исследовательских и проектных работ по перечисленным ниже основным разделам:
  1. характеристика природных особенностей бассейна малой реки (климатических условий, гидрографии, растительного покрова и т. д.);
  2. анализ современного и намечаемого в будущем хозяйственного использования бассейна реки и самого речного водотока;
  3. изучение современного и прогноз перспективного недопотребления и водоотведения городских и сельских поселений, промышленности, сельского хозяйства, рыбоводства и других отраслей хозяйственной деятельности; при этом важное значение имеет правильная оценка безвозвратного недопотребления отдельных отраслей хозяйства и всего хозяйственного комплекса в целом, а также оценка размеров снижения речного стока в результате агролесотехниче- ских мероприятий на территории водосборных бассейнов малых рек;
  4. обоснование размеров и режима стока малой реки в расчетных створах, замыкающих характерные в природном и хозяйственном отношениях участки бассейна.

Выполнение разработок по этому вопросу часто вызывает трудности в связи с отсутствием по многим малым рекам гидрометрических материалов. В таких случаях, как показывает опыт Гидропроекта, задача может удовлетворительно решаться путем выполнения рекогносцировочных гидрологических обследований параллельно по реке, не имеющей наблюдений за стоком, и по соседним рекам, по которым имеются материалы гидрометрических работ. Такие натурные гидрологические обследования позволяют правильно выбрать реки-аналоги (с наличием регулярной гидрометрии) для обоснования гидрологических характеристик по неизученным малым рекам.
Гидрологические обследования должны особенно тщательно освещать минимальный сток, что имеет большое значение при решении вопросов водоснабжения, а также максимальные расходы воды для правильного обоснования расчетной пропускной способности сооружений, создаваемых на малой реке. Не менее сложна оценка ресурсов подземных вод на территории бассейнов малых рек, в той их части, которая может в течение сравнительно длительного периода (20 - 30 лет и более) использоваться без уменьшения размеров речного стока. В ряде бассейнов южных районов страны подземные воды, не связанные со стоком малых рек, являются основным источником обеспечения водой не только населения, но и водоемких промышленных производств, орошаемых сельскохозяйственных угодий.
  1. разработка современных и перспективных водохозяйственных балансов с освещением характерных участков бассейнов малых рек.

Исследование водохозяйственных балансов малых рек позволяет обосновать наиболее важные водохозяйственные мероприятия, которые могут обеспечить рациональное использование и охрану малых рек. К их числу относится создание на малой реке регулирующих сток водохранилищ для повышения водности реки в меженные периоды, для удовлетворения запросов в воде водо- потребителей, поддержания достаточной проточности водотока с целью стимулирования процессов самоочищения в реке (что необходимо даже при условии очистки сточных вод, сбрасываемых в речную сеть), для поддержания санитарных расходов воды. В случае, когда речной водоток достаточно мощен, экономически целесообразно создание регулирующего сток гидроузла с гидроэлектростанцией. Исследование современных и перспективных водохозяйственных балансов малых рек позволяет установить возможные уровни развития водопо- требления и водопользования на собственных ресурсах (речных и подземных), обосновать сроки и определить масштабы пополнения водных ресурсов малой реки за счет переброски части стока из крупных рек.
Критерии и методы оценки уровня антропогенной нагрузки и качества воды [21]. В настоящее время считается общепризнанным, что системы контроля окружающей среды, основанные на дифференцированном определении концентрации вредных веществ и сопоставлении их с предельно допустимыми концентрациями (ПДК), малоэффективны, так же как и методы биотестирования. Эти системы не могут давать адекватной оценки состояния водных экосистем в том числе и потому, что антропогенное воздействие носит комплексный характер и может включать загрязнение органическими и токсическими веществами; нельзя не упомянуть и такие виды антропогенного воздействия, как тепловое и ацидификация.
Многообразие гидробионтов и сложность их взаимодействия, как между собой, так и с окружающей средой, подвергающейся различным видам антропогенного воздействия, послужили причиной создания многочисленных методов оценки качества природных вод. Во всем их разнообразии можно выделить два магистральных направления, которые можно условно назвать "водохозяйственным" и "экологическим".
Принципиальное различие между указанными направлениями заключается в том, что при водохозяйственном понимании качества воды потребитель находится как бы вне водоема и его потребности основываются на пригодности воды для конкретных видов водопользования. В соответствии с этим состояние водоема считается наилучшим, если при минимуме затрат водоем выполняет некую социально-экономическую функцию; даже если некоторые другие полезные функции водоема реализуются не полностью или же совсем деградируют.
Декларируемая цель представляется действительно исключительно важной, но ее достижение базируется на неверных методических предпосылках. В рамках этого подхода водоем рассматривается как некая косная система, при этом полностью игнорируется его биологическая природа.
Понятие "качество воды" не является природным свойством Н20. Эту характеристику вода приобретает только при ее взаимодействии с потребителем. Свойства воды и биологические ресурсы водоема формируются его обитателями, однако условия обитания гидробионтов в рамках данного подхода во внимание не принимаются, и, как правило, в результате такой "водоохранной" деятельности становятся для них непригодными.
В противовес этому "экологический" подход рассматривает водоем как среду обитания гидробионтов, существование которых абсолютно необходимо как для формирования состава и свойств водной массы, так и для поддержания экологического равновесия и сохранения биологических ресурсов водоема. Главной особенностью "экологического" подхода является признание среди водопользователей не только "внешних" по отношению к экосистеме (промышленность, сельское хозяйство и т. д.), но и "внутренних", благополучие которых обеспечивает сохранение водоема как уникальной биосистемы.
Экологическая интерпретация понятия "качество воды" предполагает многоцелевое использование водных ресурсов, однако не с точки зрения соблюдения узких и противоречивых ведомственных интересов, а с общегосударственных позиций водопользования, при котором биологические ресурсы водоемов возобновлялись бы и приумножались. При этом устраняются противоречия между охраной водной среды и рациональным использованием ее ресурсов. Очевидно, что экологический принцип оценки качества вод должен активно пропагандироваться для использования на практике.
В 1992 г. Министерством охраны окружающей среды было издано методическое руководство "Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации". В нем предлагается выделить 5 классов территории (акваторий), различающихся по экологической ситуации:
  1. относительно удовлетворительная;
  2. напряженная;
  3. критическая;
  4. кризисная;
  5. катастрофическая, или зона экологического бедствия.

Предлагаемая классификация относится к сфере идеологии и терминологии и, к сожалению, не несет количественно выраженного строгого решения в форме определенных показателей степени нарушения экосистем.
Список показателей, обычно получаемых при проведении конкретных гидробиологических исследований для оценки состояния водных экосистем, не слишком велик и часто не достаточно характеризует изменения, происходящие в экосистеме под влиянием антропогенного воздействия [230].
Таким образом, перед исследователями возникает сложная задача: 1) выделение наиболее информативных критериев и 2) разработка интегрального показателя антропогенного воздействия на живые компоненты экосистемы. Интегральный показатель (IP) должен иметь непрерывную количественную шкалу. Выделение границ классов состояния экосистем позволит при дополнительных исследованиях осуществлять переход к достаточно надежному нормированию биологических и химических параметров экосистем. Это необходимо для их сохранения и осуществления рациональной и успешной политики водопользования.
Анализ парных корелляций IP показал его связь с наибольшим числом гидрохимических характеристик воды и донных отложений, в частности, с глубиной, прозрачностью БПКЬ БПК2, БПК5, перманганатной и бихроматной окисляемостью, бихроматной окисляемостью сестона, концентрациями минерального фосфора, аммонийного и нитритного азота, хлора. Для ряда водных экосистем получены значимые корреляций индекса Шеннона и IP.
Результаты мультирегрессионного анализа показали, что IP в реках Ленинградской области в наибольшей степени связан с концентрацией хлора в воде, высокий уровень значимости отмечен для корреляций с концентрацией минерального фосфора в воде, уровень значимости корреляций с бихроматной окис- ляемостью сестона несколько ниже, и наименьший уровень значимости отмечен в корреляции с нитритным азотом. Однако разнообразие экосистем и влияющих на них внешних факторов не всегда позволяет получить единые уравнения зависимостей показателей, характеризующих сообщества животных и тех или иных абиотических и биотических параметров.
Оценка качества вод в малых реках по гидробиологическим показателям [339]. Морфометрические и гидрологические особенности малых рек не позволяют в полной мере использовать существующие методы оценки качества вод, разработанные для водоемов и крупных водотоков. Основная сложность использования гидробиологических показателей обусловлена высокой степенью естественной пространственно-временной изменчивости структурно-функциональных характеристик водных сообществ. Поэтому главной задачей является разработка эффективных способов выделения наблюдаемых изменений в водных сообществах, связанных с изменением качества воды на данном участке малой реки в результате антропогенного воздействия.
Другой проблемой является установление списка видов-индикаторов качества воды, характерных для данного географического региона и для данного типа малой реки, определяемого морфометрическими особенностями, характером грунтов и особенно скоростью течения. Безусловно, для горных рек с каменистыми грунтами и высокими скоростями течения набор видов- индикаторов будет существенно отличен от равнинных малых рек часто с иловыми грунтами и небольшими скоростями течения. В первом случае наиболее представительными будут прикрепленные формы гидробионтов, во втором случае достаточно эффективно могут быть использованы планктонные формы.
Однако это применимо в случае экспресс-оценки состояния малой реки. Наиболее адекватную оценку можно получить только при использовании комплекса характеристик. Поэтому необходима разработка достаточно простого, но в то же время эффективного интегрального метода оценки качества воды, включающего в себя характеристики, наиболее адекватно отражающие изменения в водной среде. В данном случае перспективны структурные характеристики водных сообществ.
Широко применяемая в настоящее время для оценки качества вод система сапробности "работает” только при достаточно высоких различиях в уровнях органических загрязнений. Как правило, реки, где на тех или иных участках наблюдается интенсивное антропогенное загрязнение, тем не менее оцениваются в пределах одной бета-мезосапробной зоны. Классы вод определяются достаточно широким диапазоном концентраций различных показателей, что часто приводит к "межклассовым" ситуациям при оценке их качества. Все это требует разработки более чувствительных характеристик, позволяющих устанавливать различия в качестве вод в более узких диапазонах концентраций индикаторных показателей.
Остается нерешенной такая важная проблема оценки качества вод, как установление по гидробиологическим показателям типа загрязняющих веществ, поступающих в реки - органической или неорганической природы или более детальное установление - загрязнение тяжелыми металлами, удобрениями, поверхностно-активными веществами. Можно только отметить исследования по накоплению тяжелых металлов гидробионтами и расчеты по коэффициентам накопления количества тяжелых металлов, поступающих в реки от источника загрязнения.
Важнейшей задачей, связанной с качеством воды в малых реках, является не только установление степени и характера загрязнения, а также его источника, но и установление самоочистительной способности реки. Это позволит обоснованно рассчитывать возможные антропогенные нагрузки на малые реки.
Разработка более эффективных методов оценки качества вод по гидробиологическим показателям должна учитывать унифицированность и широкое распространение показателей, входящих в методику. Только в этом случае возможно использование методов в различных географических зонах.
Санитарно-гигиеническое состояние вод малых рек (на примере Саратовской области) [350]. В Саратовской области насчитывается более 1900 малых рек, общая протяженность которых составляет 12452 км. На хозяйственнопитьевые нужды в основном используется вода открытых водоемов, причем 80% водопроводов не имеют системы очистки и обеззараживания. Во многих населенных пунктах не решены проблемы с очисткой промышленных и бытовых сточных вод, отсутствует ливневая канализация и очистные сооружения для ливнестоков. Это создает крайне неблагополучную эпидемиологическую ситуацию. Установлено также, что попадание стоков животноводческих и индивидуальных хозяйств в воды Волги и малых рек в теплое время года способствует резкому повышению их бактериальной обсемененности.
На основании данных ЦГСЭН (1996 - 1999) и собственных исследований была проведена оценка санитарно-гигиенического состояния поверхностных водоемов Правобережья и Левобережья Саратовской области. Исследованиями охвачено 7 городов и 14 районов. Изучено более 64000 проб воды из централизованного и децентрализованного водоснабжения, открытых водоемов и сточных вод.
В Правобережье забор воды для хозяйственно-питьевых нужд ведется из поверхностных и подземных источников. Количество нестандартных проб (ОКБ gt; 3) питьевой воды находилось в пределах 15 - 30%, что свидетельствует об умеренной степени ее загрязнения. Из проб водопроводной системы городов было выделено 25 штаммов 3 видов бактерий - Proteus vulgaris, P. mirabilis, Pseudomonas aenigenosa, из колодцев - 8 штаммов P. vulgaris. Вместе с тем в водопроводной воде поселков обнаружено 28 штаммов 6 видов бактерий, в том числе Shigellaflexneri, Escherihcia coli, Klebsiella sp.
В Левобережье, где на хозяйственно-бытовые нужды используется вода открытых водоемов, выявлена сильная и очень сильная степень загрязнения питьевой воды (40 - 62% нестандартных проб). В пробах городской водопроводной воды обнаружено 35 штаммов тех же видов условно-патогенных бактерий, что и в Правобережье, а в колодезной воде - только 2 штамма P. vulgaris. Из проб централизованного водоснабжения поселков выделено 60 штаммов 7 видов патогенных бактерий, тогда как из колодезной воды лишь по 1 штамму Е. coli, P. vulgaris, Enterobacter sp.
В водах рек обнаружено 220 штаммов 15 видов патогенных и условно- патогенных бактерий. В реках Правобережья обнаружено 28 штаммов 6 видов бактерий, из которых 46,4% составил P. aerugenosa. Этот же вид часто встречался в водопроводной воде населенных пунктов, но доминировал P. vulgaris (65,1%).
Особенно сильно загрязненными оказались реки Левобережья, где выявлено 192 штамма 11 видов бактерий, среди которых доминировали Enterobacter sp. (31,3%), Proteus vulgaris (30,7%) и Citrobacter sp. (15,8%). Кроме того, обнаружено 4 вида сальмонелл, доля которых составила 19,7%, а также шигеллы и клебсиеллы. В питьевой воде городов и поселков преобладали те же виды, а также Pseudomonas aerugenosa. Полученные результаты говорят о высокой степени микробной загрязненности рек Саратовской области и недостаточно качественной очистке питьевой воды. Сравнительный анализ бактериальной обсемененности различных поверхностных водоемов показал, что основным источником загрязнения служат сточные воды. Более качественная вода в колодцах Левобережья, вероятно, определяется большей глубиной залегания водоносных пластов и лучшей естественной очисткой грунтовых вод [350].
<< | >>
Источник: Ткачев Б.П., Булатов В.И.. Малые реки: современное состояние и экологические проблемы = Small rivers: state-of-the act and ecological problems: Ана- лит. обзор / ГПНТБ СО РАН. - Новосибирск,2002. - 114 с.. 2002

Еще по теме Использование малых рек:

  1. Глава 3. ОХРАНА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАЛЫХ РЕК
  2. Повышение эффективности использования и охраны ресурсов малых рек
  3. Глава 1. СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ МАЛЫХ РЕК
  4. Проблемы малых рек в СССР и России
  5. Морфология и динамика русел малых рек и их антропогенные изменения
  6. Легенда двух рек
  7. БОЖЕСТВА МОРЕЙ И РЕК
  8. § 4. Правовой режим международных рек и каналов
  9. Шло строительство новых дорог, расчищались фарватеры рек, обеспечивалась безопасность торговых путей.
  10. Глава 2. СОСТОЯНИЕ МАЛЫХ ВОДОСБОРОВ
  11. 4.1. Понятие и виды малых групп
  12. 4.1. Понятие и виды малых групп
  13. 6 Исчисление бесконечно малых и больших
  14. 2. Баланс в малых группах.
  15. Условия формирования речного стока малых водосборов
  16. 4.6. Лидерство в малых группах
  17. 4.6. Лидерство в малых группах
  18. Хозяйственная деятельность на малых водосборах