Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Эволюция природных комплексов водохранилищ Таджикистана и их влияние на прилегающие ландшафты

ВАК РФ 25.00.27, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, доктор географических наук, Муртазаев, Уктам Исматович, Душанбе

Президиум ВАК Минобрнзукм (решение от // 2оЪС_г.

решил выдать диплом ДОКТОРА

наук

Начальник отдела

72 11/3

Таджикский государственный педагогический университет им. К. Джураева Географический факультет

УДК 919.9:627. 81 (575.3) На правах рукописи

Муртазаев У к там Исматоеич кандидат географических наук

ЭВОЛЮЦИЯ ПРИРОДНЫХ КОМПЛЕКСОВ ВОДОХРАНИЛИЩ ТАДЖИКИСТАНА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПРИЛЕГАЮЩИЕ ЛАНДШАФТЫ. 25.00.27 - Гидрология суши, водные ресурсы и

гидрохимия Диссертация на соискание ученой степени доктора географических наук

Научный консультант - заслуженный деятель науки KP, академик HAH KP, доктор технических наук, профессор

Маматканов Д.М.

Душанбе - 2005

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение......................................................................................................6

Глава 1. Природные ресурсы и условия районов создания водохранилищ Таджикистана..........................................................................17

1.1. Орография и рельеф.............................................................................17

1.2. Геологическое строение......................................................................22

1.3. Климат...................................................................................................25

1.4. Гидрография и водный режим территорий.......................................30

1.5. Характер и условия существования почвенно-растительного покрова...................................................................................................................37

Глава 2. Состояние водохранилищного фонда Республики Таджикистан.........................................................................................................42

2.1. Учет водохранилищ и их изученность...............................................43

2.2. Численность и расположение водохранилищ...................................46

2.3. Морфометрические характеристики водохранилищ........................52

2.4. Гидрологический режим водохранилищ...........................................57

2.5. Влияние водохранилищ на местный сток.........................................74

Глава 3. Флуктуации в природных комплексах водохранилищ

Таджикистана при их эксплуатации...............................................................81

3.1. Грунтовые комплексы водохранилищ...............................................82

3.1.1. Сток взвешенных наносов рек, питающих водохранилища.....85

3.1.2. Седиментационные балансы водохранилищ.............................90

3.1.3. Формирование подводных ландшафтов водохранилищ...........91

3.1.4. Современные донные отложения в водохранилищах...............101

3.1.5. Величина и сроки продолжительности заиления водохранилищ........................................................................................................121

3.2. Растительные комплексы водохранилищ..........................................127

3.2.1. Формирование и характерные черты видового состава растительности окрестностей водохранилищ и зоны временного

затопления..............................................................................................................129

3.2.2. Состояние и масштабы зарастания водохранилищ высшей водной растительностью......................................................................................131

3.3. Испарение с водохранилищ и его интенсивность............................147

3.4. Подводные животные комплексы водохранилищ............................153

3.5. Качественное состояние зарегулированных вод..............................157

3.5.1. Минерализация, ионный и солевой состав водохранилищ......157

3.5.2. Индексирование степени загрязнения водохранилищ..............169

Глава 4. Изменения в ландшафтах, прилегающих к

водохранилищам Таджикистана......................................................................177

4.1. Трансформация температурного режима рек в верхнем и нижнем бъефах водохранилищ............................................................................180

4.2. Влияние водохранилищ на микроклимат прилегающей суши.......188

4.3. Флуктуации в гранулометрическом составе взвешенных наносов крупных рек под влиянием созданных на них водохранилищ..........195

4.4. Сукцессионные процессы в гидрогеологии и продуктивности ландшафтов под воздействием водохранилищ..................................................198

4.5. Изменения в надводном животном комплексе окрестностей водохранилищ........................................................................................................201

4.6. Флуктуации в сейсмическом режиме территорий под влиянием водохранилищ......................................................................................204

4.7. Оценка воздействия строящихся и проектируемых водохранилищ на отдельные элементы прилегающих к ним территорий......207

4.8. Географическая специфика преобразования аридных рек водохранилищами и ее последствия...................................................................209

4.9. Географическая последовательность в формировании, функционировании и развитии природных комплексов водохранилищ при их длительной эксплуатации........................................................................215

Глава 5. Классификация и типология водохранилищного фонда Республики Таджикистан......................................................................227

5.1. Классификация по площади водного зеркала, объему, высотным зонам, генезису, подпору и емкости.................................................227

5.2. Классификация по интенсивности заиления и зарастания..............234

5.3. Типизация по морфометрическим и гидрохимическим показателям............................................................................................................239

5.4. Типологическая схема комплексной классификации водохранилищ........................................................................................................241

Глава 6. Использование и управление природными комплексами водохранилищ Таджикистана.................................................243

6.1. Ирригационное использование зарегулированных вод и его перспективы...........................................................................................................244

6.2. Энергетический потенциал водохранилищ......................................252

6.2.1. Особенности энерго-ирригационного управления

водохранилищами на трансграничных реках.....................................................256

6.3. Использование водохранилищ в хозяйственно-бытовых целях.....265

6.4. Природные и биологические особенности использования водохранилищ в рыборазведении........................................................................267

6.5. Возможности рекреационного освоения и эксплуатации природных комплексов водохранилищ.............................................................. 274

6.6. Управление водохранилищами в противоселевых целях................284

Заключение.................................................................................................290

Список использованных источников...................................................295

Приложение................................................................................................329

Перечень условных обозначений, символов, единиц и терминов.

ВБ - верхний бъеф

ГЭС - гидроэлектростанции (МГЭС - малые)

ДЭС - дизельные электростанции

ИГА - Исламское государство Афганистан

КДС - коллекторно-дренажная сеть

КР - Кыргызская Республика

НБ - нижний бъеф

НПУ - нормальный подпертый уровень Муст - установленная мощность 03 - орошаемое земледелие

Тисп - число часов использования установленной мощности

ТЭО - технико-экономическое обоснование

ТЭС - тепловые электростанции

ТЭЦ - тепловая энергоцентраль

УГВ - уровень грунтовых вод

УМО - уровень мертвого объема

ФПУ - форсированный подпертый уровень

Эгод - годовая выработка электроэнергии

Введение

Водные ресурсы в связи с возрастающим водопотреблением интенсивно развивающихся участников народнохозяйственного комплекса становятся особым, а иногда и стратегическим видом сырья, подлежащим строгому учету, правильному планированию и рациональному использованию.

Особое значение решение этой проблемы имеет для центральноазиатско-го региона, включая и Таджикистан - зоны крайне недостаточного увлажнения, где уже сейчас водные ресурсы в отдельных, интенсивно орошаемых районах, близки к исчерпанию. В этих условиях в регионе первостепенную роль приобретают центральноазиатские, в т.ч. и таджикские водохранилища, позволяющие перерегулировать речной сток, а затем и рационально использовать его для целей орошения, водоснабжения и других компонентов водохозяйственного комплекса. Их число в республике непрерывно растет. Так, к 2020 г. площадь и полный объем водохранилищ в Таджикистане достигнут

2 3

величин, по сравнению с 1990 г. (682,36 км и 15,22 км ), соответственно в 1,16 и 1,33 раза больших. Общее же количество водохранилищ в Таджикистане возрастет, согласно Генеральной схеме комплексного использования и охраны водных ресурсов Таджикистана, с 9 до 19.

Помимо двух крупных (с полезным объемом от 1 до 5 км ) и одного среднего водохранилища, в Таджикистане имеется и 6 малых, к которым относим водохранилища с площадью водного зеркала менее 10 км2 и полезной

3 3 2

емкостью менее 50 млн.м . Их объем и площадь равны 229,2 млн.м и 18,36 км соответственно. В ближайшие 10-15 лет намечается сооружение еще 6 малых водохранилищ с общей площадью 22,21 км2.

Подобные преобразования речных систем влекут за собой определенные природные последствия как в самих водоемах, так и в прилегающих к ним ландшафтах. Изучение этих последствий обусловлено текущими запросами различных отраслей народного хозяйства и необходимостью научно обоснованного водохозяйственного строительства в республике. Комплексное

влияние этих факторов определяет сущность воздействия физико-географической среды на формирование, функционирование и динамику природных комплексов водохранилищ Таджикистана. В них наиболее ярко прослеживается сочетание зональных географических закономерностей с искусственным воздействием на них человека.

В настоящее время в связи с всевозрастающими трудностями при расширении масштабов водохозяйственного строительства на аридных территориях страны, комплексной эксплуатации водохранилищ и более строгими требованиями к будущим объектам предстоящего строительства гидроэлектростанций и водохранилищ при них, исследования по эволюции природных комплексов водоемов при их длительном использовании приобретают все большее теоретическое и практическое значение.

Кроме того, интерполяция данных о динамике ландшафтов в зоне воздействия водохранилищ позволяет учитывать последствия строительства и эксплуатации водохранилищ в самых разнообразных условиях Таджикистана -на равнинах, предгорьях и горах.

К сожалению, до настоящего времени закономерности хозяйственного использования природных комплексов водохранилищ Таджикистана почти не выявлены, а ведь ресурсы комплексов в развитии водного, сельского, рыбного и других хозяйств региона в связи со всевозрастающим строительством водохранилищ приобретают все большее практическое значение. Учет этих закономерностей крайне необходим при проведении различных балансовых расчетов, характеризующих режим водохранилищ и его участков; создании на водохранилищах нормальных условий работы водозаборных, рыбозащитных и других гидротехнических сооружений; организации отдыха на воде.

Не нашли до сих пор своего логического разрешения сложные и противоречивые вопросы эксплуатации водохранилищ на трансграничных реках, оценки их влияния на национальные интересы государств Центральной Азии и т.д. Все это приводит к необходимости проведения научных, проектно-

изыскательских и других работ по комплексной оценке размеров, знака и направленности взаимодействия аридных водохранилищ (как существующих, так и строящихся с проектируемыми) с окружающими их ландшафтами.

Показывая в работе сущность эволюции водохранилищ Таджикистана при их длительной эксплуатации в условиях аридного климата, выясняя закономерности воздействия водоемов на прилегающую сушу и наоборот и, давая тем самым теоретическую базу для долгосрочного прогноза на будущее, мы определили границы данной темы. За ее пределами остались детали описываемых природно-техногенных процессов, которые увеличили бы объем изложения, но не расширили ее содержания

Таким образом, комплексное физико-географическое изучение закономерностей эволюции природных комплексов аридных водохранилищ Таджикистана имеет большое теоретическое и практическое значение.

Общая характеристика работы Актуальность проблемы. Работы по преобразованию природы в Таджикистане ведутся все большими темпами. Утверждение принципов рационального природопользования, призванных обеспечить поддержание равновесия в биосфере и ориентирующих на комплексное использование природных, в т.ч. и водных ресурсов, всесторонний учет последствий хозяйственной деятельности человека - насущное требование сегодняшнего дня.

Создание водохранилищ, наряду с огромным положительным техногенным значением, может оказывать существенное влияние на природную обстановку в местах их строительства спустя многие годы и десятилетия. К числу негативных последствий создания аридных водохранилищ можно отнести снижение их стокорегулирующих способностей в результате заиления и зарастания. Интенсивность последних, а также испарение с водохранилищ и другие внутриводоемные факторы обуславливают размеры затрат, необходимых для улучшения эксплуатационных качеств водоемов.

Недостаток научных разработок по аридным водохранилищам в части седиментогенеза, водного баланса, по гидробиологическим, гидрофизическими и другими внутриводоемным процессам привел к тому, что в практике проектирования водохранилищ число потребителей планируется довольно большим, а при их эксплуатации оно значительно уменьшается, что коренным образом меняет запланированную схему использования водных ресурсов и снижает эффективность отдачи капиталовложений. Не получил также своего полного разрешения вопрос развития природы водохранилищ в аридных условиях и их роли в формировании новых природных комплексов вокруг них.

Опираясь на полученные закономерности и особенности трансформации природной среды под воздействием водоемов, можно будет спрогнозировать также и изменения гидрологического режима рек в верхнем и нижнем бьефах, общей биологической продуктивности экосистем, климатических условий, в динамике грунтовых вод, почвенном, фаунистическом и флористическом комплексах, химическом составе воды, от которых в значительной мере зависит превращение водохранилищ в регулируемые природно - антропогенные комплексы.

Разработка методов оценки влияния водохранилищ, сооружаемых в аридных зонах, на природные условия и прогноз развития последних, отмечаемых в сфере влияния водоема, должна дать возможность реального определения эффективности намеченных к строительству объектов; помогать выбору в рассматриваемых условиях оптимального местоположения и параметров водохранилищ; содействовать своевременной разработке природоохранных мероприятий на водосборах рек. Решение проблемы в целом будет способствовать более эффективному использованию природных ресурсов существующих и проектируемых водохранилищ Таджикистана,

Связь с крупными научными программами. Работа выполнялась в соответствии с форматом принятой в 2001 г. Национальной концепции о рациональном использовании и охране водных ресурсов Таджикистана,

Государственной экологической программы на период 1998-2008 гг., а также Национальной программы оздоровления и стабилизации социально-экологической обстановки бассейна Аральского моря (по Республике Таджикистан).

Цель и задачи исследований. Целью работы явилось выявление географических закономерностей эволюции (формирования,

функционирования и развития) природных комплексов водохранилищ, их воздействия на прилегающие ландшафты в аридных условиях Таджикистана и разработка на этой основе рекомендаций, способствующих повышению эффективности эксплуатации водохранилищ.

В контексте поставленной цели решались следующие задачи: обобщение и анализ материалов исследований о существующих водохранилищах Таджикистана и их природных особенностях;

установление особенностей в размещении водохранилищ на территории региона и влияния их на окружающую природу с типологической классификацией водоемов по различным показателям;

исследование специфики гидрологического, гидрохимического и гидробиологического режимов водохранилищ и их воздействия на становление, формирование и динамику грунтовых, растительных и животных комплексов водоемов с составлением структуры зон влияния, вертикальных и горизонтальных границ подзон и поясов;

определение роли внутриводоемных процессов (заиление, зарастание и испарение) в комплексном использовании природных ресурсов водохранилищ, с разработкой различных способов управления ими;

проведение балансовых расчетов, характеризующих режим водохранилищ и их участков;

оценка тенденций многолетней динамики водохранилищ путем сопоставления схем районирования, составленных в разное время;

сравнение степени антропогенного воздействия водосбора и сооружений на нем на водохранилище и наоборот;

изучение основных тенденций эволюции водохранилищ республики в специфических природных условиях аридного климата;

выявление путей оптимального использования водных, растительных, рекреационных и других внутриводоемных ресурсов и потенциала береговой зоны водохранилищ;

разработка основных методических положений по рациональному использованию и охране природных комплексов водохранилищ Таджикистана в связи с выявленными особенностями их развития и воздействия на окружающую природную среду, баз