Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Научные основы рационального использования и охраны водных ресурсов бассейна реки

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Текст научной работыДиссертация по географии, доктор технических наук, Заурбеков, Ауелбек Карибаевич, Тараз

п,. ::А £..4;Ъин5брчау*и России

¡. л 'jt и_т>_200_г. fv"--)

. i , лил ДОЮ -РА

il:

р,

72 12/2 .„„„„

РЕдлIУ»лик и КАЗАХСТАН Таразскии государственный университет им. М.Х. Дула гн

УДК 557.4:333.93:551.48:627.815.4 На правах рукописи

/ 'Л • О Л </4 6

Заурбеков Ауелбск Карибасвич

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ОХРАНЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ БАССЕЙНА РЕКИ

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное испод 1>чопапис природных ресурсом

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Республика Казахстан

Та раз 1998

к?

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................6

1.Водные ресурсы и устойчивость экосистем........................................................12

^ 1.1 .Анализ возобновляемых поверхностных вод в Казахстане............................12

1.2.Потребности в воде по отраслям экономики...................................................19

1.3. Анализ водохозяйственной и экологической обстановок

по бассейнам рек Казахстана.............................................................................22

1.4. Тенденция водопотребления и водоотведения в отраслях

экономики............................................................................................................28

1.5.Общие принципы использования водных ресурсов.......................................32

1.0. Выводы по разделу 1..........................................................................................37

2.Способы эффективного использования водных ресурсов в

орошаемом земледелии.......................................................................................40

2.1 .Анализ водообеспеченности основных отраслей экономики.......................40

2.2.Обоснование оптимальной водообеспеченности орошаемых

земель..........................................................................................................................51

2.3.1 [редлагаемый способ обеспечения орошения в случаях ущемления

режима водопотребления сельскохозяйственных культур..........................62

2.4.Методика расчетов по установлению гарантированной

среднегодовой продукции в орошаемом земледелии....................................69

2.5.11редложеппм по усовершенствованию технико-экономического

ооосновация переустройства оросительной системы...................................73

2.6. Выводы по разделу 2..........................................................................................74

3.11речлагаемая методика расчета экологической устойчивости в

бассейне реки.......................................................................................................V

3.1.11сследованпи динамики изменения гидрологических

режимов рек Шу, Талас и Асса.........................................................................31

3.2. Определение природоохранного расхода реки.........................................ЮЗ ^

3.3.11рпнципы определения водоохранной зоны

........................................................................................107

3.4.Рекомендуемый критерий комплексной оценки

экологической устойчивости в бассейне реки...............................................120 V

3.Х Вы воды по разделу 3.........................................................................................134

4.Обоснование эффективности комплексного использования

водных ресурсов...................................................................................................133

4.1.Критерии по обоснованию эффективности

\\ водохозяйственных мероприятии..................................................................138

^ 4.2.Методика расчета режима водопотребления

| водохозяйственного комплекса (ВХК)........................................................142

ж 4.3.Обоснование оптимальной обеспеченности водохозяйственного

Ц_ комплекса (па примере бассейна реки Талас)...............................................148

ж 4.4.Принцип распределения затрат между участниками

водохозяйственного комплекса.......................................................................157

4.5. Выводы по разделу 4........................................................................................166

5.Влияние использования водных ресурсов на устойчивость

экосистемы.........................................................................................................170

5.1 .Оценка сбалансированного использования поверхностных

вод .............................................................................170

5.2. Принцип дифференцированной платы за воду по реке...............................183

5.3. Выводы по разделу 5........................................................................................190

ЗАКЛЮЧЕНИЯ......................................................................................................196

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.............................................198

ПРИЛОЖЕНИЯ......................................................................................................

A. Водопотребление регулярного орошения ( забор свежей

воды из источников) и объем коллекторно-дренажного стока по Казахстану....................................................................................................216

Б. Источники водоснабжения, объемы водопотребления и безвозвратного водопотребления в отрасли коммунально-бытового водоснабжения..................................................................................21 7

B. Водопотребление, водоотведение и безвозвратное во до пот-

ребление в промышленности Казахстана (без теплоэнергетики)..............21 8

I . Водопотребление и безвозвратное водопотребление сельскохозяйственного водоснабжения в Казахстане..................................................21с^

Л. Водопотребление па обводнение пастбищ....................................................220

I .. Водопотребление лиманного орошения ....................................221

Водопотребление рекреационных учреждений в Казахстане.......................222

Ж.Объемы полного и безвозвратного водопотребления

рыбного хозяйства в Казахстане....................................................................223

3. Отъемы, попуски воды за пределы Казахстана и требования

на воду водопользователей................................................................................224

11. Водоотведение отраслями экономики в Казахстане.......................................225

^ 1. Качество воды в основных реках Казахстана в долях ПДК........................227

К. У дельные нормы водопотребления по основным отраслям

экономики Казахстана.................................................................................228

Л Кривая обеспеченности годового стока реки Шу:..........................................230

-11. клх. им.Чапаева (до 1960 гг.).........................................................................230

->1.2. клх. им.Чапаева (до 1995 гг.).........................................................................230

Л.З. с.Благовещенск (до 1995 гг.)..........................................................................231

Л.4. с .Тащу тку ль (до 1995 гг.)...............................................................................231

Л.5. с.Уланбель (Большая Арна) (до 1995 гг.)......................................................232

Л.6. с.Уланбель (Малая Арна) (до 1995 гг.).........................................................233

"I 4

Л.7. с.Уланбель ( Большая Арна и Малая Арна) (до 1995 гг.).......................234

; М. Кривая обеспеченности наибольших расходов реки Шу............................235

| М-1- клх. им.Чапаева (до 1960 гг.)........................................................................235

| М.2. клх. им.Чапаева (до 1995 гг.)........................................................................235

! М.З. с.Благовещенск (до 1995 гг.)........................................................................236

| М.4. с.Ташуткуль (до 1995 гг.)..............................................................................236

М.5. с.Уланбель (Большая Арна) (до 1995 гг.)....................................................237

♦ М.6. с.Уланбель (Малая Арна) (до 1995 гг.)........................................................238

! М.7. с.Уланбель ( Большая Арна и Малая Арна) (до 1995 гг.).......................239

Н. Кривая обеспеченности годового и наибольшего расходов

реки Шу свх. им. Амангельды (с. Фурманова) (до 1995 гг.).........................240

О. Средиемиоголетние годовые расходы реки Талас в створах размещения гидрологических постов (в пределах Казахстана) за различные периоды......................................................................................241

Г1. Динамика изменения среднемноголетних годовых расходов роки Талас по створам размещения гидрологичес-;их постов (н пределах Казахстана):

; - за различные десятилетия..............................................................................242

- за различные периоды....................................................................................242

1\ Среднемпоголетние максимальные расходы реки Талас ? створах размещения гидрологических постов (в пределах

Казахстана) за различные периоды...................................................................243

| С. График связи между максимальными расходами реки Талас | в створах с.Кировское и г.Тараз.......................................................................244

5 Г. Динамика изменения срсдпемиоголетних максимальных расходов

реки Талас за различные периоды (в пределах Казахстана)..........................245

V. Динамика изменения среднемноголетних максимальных расходов реки Талас за различные десятилетия

(в пределах Казахстана).....................................................................................246

: Ф. Г рафик связи между наибольшими расходами воды реки Талас

в створах (сброс воды из Кировского водохранилища и ГРЭС).................247

X.Среднемноголстние годовые расходы реки Асса в створах ' размещения гидрологических постов (в пределах Казахстана).................248

Ц-Среднемноголетние максимальные расходы реки Асса в ; створах размещения гидрологических постов (в пределах

Казахстана) за различные периоды..................................................................249

Ч. Изымаемая из оборота площадь земель при разных вариантах I размеров ширины водоохранных зон (водоохранных полос) 1 в бассейне реки Талас по створам размещения гидрологических

I постов (в пределах Казахстана)..........................................................................250

^

I

ш.Ущербы и положительные эффекты при разных размерах ширины водоохранной зоны (водоохранной полосы) в

бассейне реки Талас ниже створа г.Тараз (укрупненные расчеты)..............251

Письмо-заказ Южгипроводхоза (Россия)......................................................... 255

Справки об использовании результатов научно-исследовательской работы Заурбекова А.К.:

- Чу-Таласское БВО.............................................................

- 'Гаразского государственного университета им. М.Х. Дулати.......................257

^ ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы: Водные ресурсы являются важнейшей составной ча-' стью окружающей человека среды и одновременно одним из основных факторов развития и размещения производственных сил страны. Интенсивное развитие промышленности и сельского хозяйства за последние 30...40 лет привело к полному использованию водных ресурсов многих речных бассейнов восточного, центрального, южного и юго-восточного районов Казахстана. В результате изменились гидрологические, гидробиологические, гидрохимические и гидротермические режимы водотоков. Произошли количественное и качественное истощение водных ресурсов.

Ретроспективный анализ научно-технических основ и практических реализации мероприятий в области водного хозяйства показывает, что проблемы обоснования эффективности использования водных ресурсов на хозяйственные ; нужды и охраны природных комплексов бассейна реки рассматривались в отрыве друг от друга, разрозненно. Указанные проблемы необходимо рассматривать совместно, анализировать в комплексе с применением методов системного анализа. Такие исследования начали выполняться только в последние годы в связи с обострением экологической обстановки и с переходом на рыночные отношения. Однако, общие рекомендации пока еще не разработаны.

Вопросы удовлетворения растущей потребности в воде отрасли экономики, с одной стороны, и проблемы охраны окружающей среды, с другой стороны ставят противоречивые сложные задачи, требующие разработки обоснования объемов п режимов воды выделяемые для охраны природных комплексов, совершенных критериев для обоснования эффективности водохозяйственных мероприятий. Поэтому проблемы рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды на современном этапе развития общества ' является одним из актуальных проблем экологического направления отрасли • водного хозяйства.

Цель_

и задачи исследований. Цель работы - разработка методологических основ и принципов рационального использования и охраны водных ресурсов с целью обеспечения устойчивого развития природных комплексов бассейна реки в условиях длительного антропогенного воздействия и техногенных нагрузок.

; Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих за! Дач:

^ -обобщение и анализ опыта исследования и охраны водных ресурсов по - | бассейнам основных рек Казахстана;

| - оценка и выбор системы критериев для обоснования функционирования | экологических и водохозяйственных систем в соответствии с особенностями I водохозяйственных районов;

¡1 »1

Л

- разработка методологических основ и принципов обоснования уровня использования водных ресурсов при условии устойчивого развития природных комплексов бассейна реки;

- разработка методов расчета по эффективному комплексному использованию водных ресурсов бассейна реки;

- разработка стратегии использования водоземельных ресурсов бассейна реки применительно для экологически неблагоприятных зон Казахстана.

В качестве объекта исследования принят природно-хозяйственный комплекс бассейна реки.

Исходные данные и методика исследований. В основу исследований по-пмлпы • изданные кадастровые материалы по водным источникам о режиме рек и о качестве воды Республики Казахстан и сопредельных территорий Кыргызстана и Узбекистана. Кроме того, использованы следующие материалы:

-данные институтов, учебных заведений, научно-исследовательских учреждений и эксплуатационных организаций системы комитета водных ресурсов, Национального академического центра аграрных исследований Республики Казахстан о водных ресурсах и потребностях в воде водопотребителей, о водохозяйственных районах, о водохозяйственных балансах;

- аналогичные данные подразделений Казкомгидромета;

- данные о вододелении стока рек межгосударственного значения;

- результаты полевых исследований кафедры «Водные ресурсы и гидротехнические сооружения» по бассейну реки Талас (в пределах Республики Кыргызстан и Жамбылской области), выполненные под руководством автора.

В меюдоло! ическую основу исследований положены: теоретические и методические исследования ученых в области инженерной гидрологии и водохозяйственных расчетов, в отраслях экономики, охраны окружающей среды, жономики водного хозяйства. Применялись методы исследований: теоретический - на базе стационарных данных сети Гидромета и ведомственных материалов сети комитета по водным ресурсам; экспедиционный для оценки динамики изменения поверхностных водных ресурсов бассейна реки по длине водотока и экологической ситуации в бассейне конкретной реки. На отдельных этапах работы использовались приемы статистической обработки и анализа исходной информации, регрессионного и корреляционного анализа, гидролого - водохозяйственного районирования, гидрологической аналогии и системного анализа всей добытой информации.

Методика исследований основана на принципах системного анализа. Рассматриваемая экосистема бассейна реки включает следующие взаимосвязанные подсистемы:

- естественную гидрологическую сеть бассейна реки и происходящие в ней процессы формирования и рассеивания речного стока, а также процессы изменения ее качества;

f

t

8

Ш -искусственную сеть каналов и водозаборов для использования водных ■ ресурсов бассейна реки и процессы изменения экологической ситуации, на " подкомандных землях;

> -системы гидротехнических сооружений для реализации водо-: хозяйственных мероприятий по использованию водных ресурсов и . регулированию гидрологического режима в бассейне реки.

! Предмет_защиты. На защиту выносятся методология обоснования

сбалансированного использования водных ресурсов между природным комплексом и отраслями экономики с обеспечением устойчивого развития экосистем бассейна реки.

Решение взаимосвязанных задач водного хозяйства осуществляется в следующей последовательности.

На первом этапе на основе сопоставления естественного гидрологического режима реки и потребностей в воде отраслей экономики

• составляется водохозяйственные балансы и оценивается водохозяйственная и экологическая устойчивость в бассейне реки.

На втором этапе исследуются принципы обоснования эффективности использования водных ресурсов в водоемкой отрасли; в оросительной мелиорации: в случаях полного удовлетворения биологической потребности пли сокращения оросительных норм сельскохозяйственных культур; получения гарантированной продукции растениеводства в годы любой водности; экономическая эффективность переустройства оросительной системы, а также другие экологические мероприятия.

На третьем этапе исследуются принципы оценки экологической устойчивости в бассейне реки и разрабатываются методики по обоснованию состава и объема экологических мероприятий: размеров водоохранных зон ( прибрежных водоохранных полос); природоохранного стока, оставляемого в водном источнике, разрабатывается комплексный критерий оценки социально- эколого-экономической ситуации в бассейне реки, а также намечаются пути устойчивого развития как отраслей экономики, так и природных систем.

На четвертом этапе разрабатывается методика по технико' экономическому обоснованию оптимальной обеспеченности водохозяйствен-

• ного комплекса (ВХК). При этом решаются : принципы установления режима водопотребления ВХК; обоснование оптимальной обеспеченности

; Удовлетворения потребности в воде ВХК;

f Завершающий этап исследований- разработка методики по обоснованию , Уровня использования водных ресурсов бассейна реки и принципов : Установления дифференцированной платы за воду вдоль водотока, что ; Должно явиться экономическим рычагом дальнейшего устойчивого ? Развития в бас