Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Оценка состояния и взаимодействия гидрографических сетей Ставрополья при их хозяйственном использовании

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Оценка состояния и взаимодействия гидрографических сетей Ставрополья при их хозяйственном использовании"

КОНДРАТЕНКО Андрей Александрович

ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГИДРОГРАФИЧЕСКИХ СЕТЕЙ СТАВРОПОЛЬЯ ПРИ ИХ ХОЗЯЙСТВЕННОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ

Специальности: 25.00.36 - «Геоэкология»

05.23.07 - «Гидротехническое строительство»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск - 2003

Диссертационная работа выполнена в ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» (НГМА).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Белов Виктор Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Кондюрина Татьяна Александровна кандидат технических наук, доцент

Чеботарев Михаил Александрович

Ведущая организация: Российскии научно-исследовательский институт проблем мелиорации (РосНИИПМ) 346421, г. Новочеркасск, Ростовское шоссе

Защита состоится 2003 г. в /г часов на заседании дис-

сертационного совета Д 220.049.02 в ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовской области, ул. Пушкинская 111, ауд. 236.

С диссертацией можно ознакомиться в научном отделе библиотеки Новочеркасской государственной мелиоративной академии.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью предприятия, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан «26 » _2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

О* з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АРСТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИИ. На протяжении многих веков жители степных районов Ставрополья вынуждены были привозить питьевую воду за десятки километров.

Специальные обследования, проведенные в 1937 году по двадцати засушливым районам Ставрополья, показали, что каждый из этих районов ежегодно подвозил для питья людям и водопоя скота в среднем около семи миллионов ведер. Стоимость подвоза воды для каждого района определялась в среднем 1 -1,5 миллиона рублей. По тем временам это были огромные средства.

В крае плодородные земли, много тепла и солнца, но из-за безводья урожайность полей, садов, огородов и виноградников была очень низкой. Засухи повторялись через каждые два-три года. Промышленность также страдала от недостатка воды для технологических процессов.

Основные поверхностные водные ресурсы Ставропольского края (91 %) составляет р. Кубань, протекающая на расстоянии менее 75 км на юго-западе края (расстояние Ставропольского края с запада на восток и с юга на север 250-280 км). Вторая наиболее крупная река Северного Кавказа Терек проходит лишь на расстоянии 40 км по южной границе Ставрополья.

Только строительство в XX веке искусственной гидрографической сети позволило обеспечить водой такие отрасли как энергетика, промышленность, жилищно-коммунальное хозяйство, сельское и рыбное хозяйство.

В крае, благодаря искусственной гидрографической сети, площадь орошаемых земель достигла 366,5 тыс. га. Продуктивность гектара земли при поливе повысилась в 2-2,5 раза, а в засушливые годы в 3-4 раза.

В настоящее время искусственная гидрографическая сеть в Ставропольском крае составляет 0,29 км/км2, а естественная -0,13 км/км2. .

Вопросы состояния и улучшения использования искусственной гидрографической сета рассматривались во многих научных работах. Вместе с

тем в Ставропольском крае много деияу^В ^ОДЩШШйЙя пирографи-

БИ^ЛИОТЕКА С.Петер$*рг

оэ

ческая сеть тесно связана с естественной и наоборот. В настоящее время возникла необходимость дать научную оценку их взаимодействия.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ — оценка состояния и взаимовлияния естественной и искусственной гидрографических сетей Ставрополья для снижения отрицательных процессов при их дальнейшем хозяйственном использовании.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ:

> составить современную характеристику ресурсозначимых факторов и гидрографических сетей Ставропольского края;

> научно обосновать и предложить методику оценки старения естественной гидрографической сети; *

> дать оценку состояния и взаимовлияния естественной и искусственной гидрографических сетей во времени;

> оценить влияние гидротехнического строительства и другой хозяйственной деятельности на геосистему края;

> разработать рекомендации по снижению отрицательных процессов на естественной и искусственной гидрографических сетях Ставрополья.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:

❖ методику оценки старения естественной гидрографической сети;

❖ результаты натурных исследований состояния и взаимовлияния гидрографических сетей Ставропольского края во времени;

❖ итоги натурных наблюдений влияния различной хозяйственной деятельности на геосистему края;

❖ рекомендации по дальнейшему использованию естественной и искусственной гидрографических сетей.

НАУЧНУЮ НОВИЗНУ составляют:

• уточненная характеристика пщрографических сетей Ставропольского края;

• многофакторное обоснование старения естественной гидрографической сети;

• комплексная оценка взаимовлияния системы: естественная-искусственная-естественная гидрографические сети;

• научно-практическая оценка последствия гидротехнического строи-

тельства на геосистему края; • научные предложения по оценке потребности и рациональному использованию водных ресурсов на гидрографических сетях.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ основывается на применении апробированных методик проведения натурных исследований с использованием метрологических аттестованных приборов и оборудования про-« •

мышленного изготовления, компьютерной техники. -

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы заключается в том, что впер? вые дана оценка взаимодействия естественной и искусственной гидрографических сетей, на базе чего даны рекомендации по их обустройству и дальнейшему использованию. •

, РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты научной работы внедрены в проект по строительству БСК-4 и начинают использоваться при эксплуатации естественной и искусственной гидрографических сетей.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы изложены в 13 опубликованных научных работах.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка использованной литературы. Общий объем составляет 223 страницы компьютерного набора, включая 43 таблицы, 41 рисунок и список использованных источников содержит 126 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дан краткий анализ климатических условий Ставропольского края, на основанйи которого можно судить о потребности края в воде. Приведена характеристика и систематизация естественной и искусственной гидрографических сетей Ставрополья.

Одной из существенных характеристик климата любого региона является его термический режим. Термические ресурсы края достаточно высоки. Средняя годовая температура на территории составляет примерно

10,5 °С. Наиболее высокие значения средней годовой температуры отмечаются на крайнем северо-западе и крайнем юго-востоке. Другой важной характеристикой территории является влажность воздуха. В теплый период года средняя минимальная относительная влажность в крае почти вдвое меньше влажности воздуха, приходящего с океана и близка к так называемой «влажности сухости» пороговому значению - 40 % относительной влажности, ниже которого осадки уже не образуются. * '

Осадки являются одним из весомых климатообразующих факторов для любой территории. Для Ставропольского края, являющегося одним из * зернопроизводимых регионов России, вопрос», режима осадков имеет исключительно большое значение, поскольку на Ставрополье именно осадки являются лимитирующим фактором для развития сельскохозяйственного производства. Общее количество осадков, выпадающих на территории Ставропольского крг-1, сравнительно невелико. По составу преобладают жидкие осадки, они составляют в среднем 80 % от общего годового количества осадков. Анализ распределения годовых сумм осадков по территории края показал, что самыми засушливыми на территории края являются крайние восточные районы, где за год выпадает 300-370 мм осадков. В центральных районах края за год выпадает 450-550 мм осадков, в западных и юго-западных районах - 550-600 мм, в предгорных районах и на крайнем северо-западе - более 600 мм.

Для расчета влагообеспеченности территории в вегетационный период использовался гидротермический коэффициент (ГТК) Г.Т. Селянинова. Детальный анализ 40-летних рядов значений гидротермического коэффициента для всех районов края и расчеты средних величин за различные периоды показал, что по степени увлажнения территорию края можно разделить на 3 таксонометрические зоны — засушливую зону, зону неустойчивого увлажнения и влагообеспеченную зону. Установлено, что большая часть территории Ставропольского края (примерно 66 %) может быть охарактеризована как засушливая. 24 % территории относится к зоне неустойчивого увлажнения и только 10 % территории края достаточно увлажнены.

К естественной гидрографической сети края относятся реки, озера и подземные воды. На Ставрополье насчитывается 207 рек. 154 из них питаются за счет снеговых и дождевых вод. Сток 46 рек формируется помимо снега и дождей еще и родниковыми водами, 7 - вследствие таяния ледников. Из выполненного анализа следует, что малых рек в Ставропольском крае насчитывается всего 19. Остальные 92 следует отнести к речкам. Крупных рек с длиной от 1 ООО км и более в крае нет/ Основные поверхностные водные ресурсы Ставропольского края (91 %) составляет р.Кубань. На Ставрополье имеется около 40 Мелких и крупных озер. При этом более чем в половине в названии используется слово «Соленое». Как и реки, озера Ставрополья прошли определенный цикл развития. Большинство из них бессточные. Питаются они, главным образом талыми весенними водами. Пополняются они и атмосферными осадками. Но есть и такие озера, основу питания которых составляют подземные воды.

На территории Ставропольского края разведаны различные типы месторождений подземных вод: пресные, минеральные, термальные, промышленные. В соответствии с применяемой схемой гидрологического районирования Северного Кавказа в пределах территории края выделены 5 крупных гидрогеологических структур, из которых для водообеспечения могут использоваться только водоносные горизонты Азово-Кубанского и Терско-Кумского артезианских бассейнов. Артезианский склон СевероКавказской моноклинали является частью особо охраняемого эколого-курортного региона — Кавказских Минеральных вод.

Засушливость климата большей частью территории края резко сказывается на его водном балансе. Среднегодовой слой осадков определяется в 615 мм (49,5 куб.км), речной сток - 88 мм (7,0 куб.км), испарение - 527 мм (42,5 куб.км).

Для жизнеобеспечения Ставропольского края была создана искусственная гидрографическая сеть. Посредством гидротехнического строительства образована сеть межхозяйственных каналов, общая протяженность которых состаачяет 3361.16 км. На них насчитывается 6788 пиротехнических соору-

жений, 685 мостов и переездов. Построено 44 водохранилища и 536 прудов.

В диссертации в форме таблиц и гистограмм дана уточненная характеристика естественной и искусственной гидрографических сетей, а также схемы их размещения.

Во второй главе даны научное обоснование и оценка старения естественной гидрографической сети.

Водные ресурсы малых рек формируются под воздействием многочисленных факторов. Наибольшее влияние оказывают местные (азональные) факторы (мезо- и микрорельеф, геологическое строение почвы, сельскохозяйственное использование земель, снежный покров, микроклимат и т.д.). Именно азональные факторы определяют специфичность малых рек, что проявляется в большой изменчивости и разнообразии водности не только какой-то одной, но и всех рядом расположенных рек.

Задача разработки рекомендаций по регулированию использования, охраны малых рек от загрязнения, обмеления и истощения может быть достаточно полно и эффективно решена на основе классификации их водотоков. При разделении малых рек на определенные классы, подклассы, типы и группы становится возможной разработка типовых рекомендаций для каждого выделенного подразделения. Предложена следующая их классификация с учетом выводов факторного анализа: I класс — участки рек с устойчивым руслом; II — с преимуществом процессов размыва; III - с преимуществом процессов заиления.

Под влиянием хозяйственной деятельности интенсивность природных процессов резко возрастает, и малые реки преждевременно вступают в заключительную стадию своего развития - фазу старения. Снижение водности и заиление русел способствует скорому зарастанию и заболачиванию. Наступает деградация малых рек и использование их как элементов ландшафта. Влияние деятельности человека проявляется неоднозначно и с различной интенсивностью. Все антропогенные и техногенные факторы, влияющие на гидрологические параметры малых рек можно подразделить на две группы (рисунок 1).

Рисунок 1 — Структура факторов, влияющих на гидрологические параметры малых рек

Величину изменения стока под влиянием хозяйственной деятельности, соотношений водохозяйственного баланса (ресурсов и потребностей в воде) определяют для обоснования необходимых мер по рациональному использованию и охраны водных ресурсов малых рек.

• Влияние на водные ресурсБ1 всех видов хозяйственной деятельности оценивается суммой величин изменений в годовом стоке под влиянием каждого вида в отдельности

АУ = АУ п + АУЛ + ДУор + ДУак + АУур + АУВз + ДУпР + ДУдр > 0)

где ДУп,АУл,ДУор,АУ«,АУур,АУю.АУпр.АУдр ~ соответственно изменение стока под влиянием гидротехнических, лесохозяйствен-ных, оросительных и осушительных мероприятий русловых аккумуляций (пруды и малые водохранилища), урбанизированных территорий, водозабора, переброски части стока, других факторов.

Формула (1) дает наглядное представление о величинах изменений (уменьшение или увеличение) стока под влиянием каждого в отдельности вида хозяйственной деятельности в бассейне реки. Это позволяет осуществлять на практике регулирование степени воздействия с учетом рационального использования водных ресурсов, не снижая при этом экономического эффекта от использования (валовый сбор сельскохозяйственной продукции, сохранение оптимальных условий по водоснабжению населения, лесозаготовки и пр.).

Формирование и развитие озер принадлежит рельефу, климату и стоку. Для озера характерен замедленный водообмен, вследствие чего водная масса его, находясь продолжительное время в котловине, претерпевает существенные изменения, резко отличающие ее от поступающих в озеро вод стока и осадков. Для отдельных озер Ставропольского края уравнение водного баланса имеет следующий вид

±Д\у = х + упов + Уф + упр + к - уф - г, (2)

где х- осадки на зеркало озера; упов- поверхностный сток; Угр- грунтовый сток; упр- приток в озеро за счет переброски части стока из речной или искусственной сети; к- конденсация водных паров на зеркало озера; Уф-фильтрация из озера; 7.- испарение с зеркала озера.

Общей методической основой оценки антропогенного влияния на сток является сравнение его значений за два периода — до и после нарушения режима или сравнения фактических значений в период нарушенного режима с восстановленными величинами.

В третьей главе отражено взаимодействие естественной гидрографической сети на примере геосистемы верховья р.Кубань.

На большинстве рек Ставропольского края произошли значительные изменения вследствие антропогенных и техногенных процессов. Из 207 рек — 97 рек (46,9 %) заилены и во время лета пересыхают или пересыхали. 33 из них благодаря переброске части стока по искусственной гидрографической сети обрели вторую жизнь и в настоящее время имеют постоянный сток. На части рек построены пруды и водохранилища. В общей сложности

103 реки связаны с искусственной гидрографической сетью, 4 реки пересекаются этой сетью и 104 такой связи не имеют. Из всех существующих озер Ставрополья пять (Соленое (Свиное); Соленое (Петровское); Соленое (Се-веро-Калиновское); Соленое (Сергиевское); Тамбуканское Большое) имеют ресурсоохраняемое значение, так как отложения используются для лечебных целей. Озеро Соленое (Большое Птичье) является государственным заповедником. 10 озер пополняют водные ресурсы за счет искусственной гидрографической сети. В настоящее время 32 % озер мелеют или не могут использоваться без подачи пресной воды по искусственной гидрографической сети. Это Барсуковское, Вшивое, Каррас, Курунта, Сага-Оца, Соленое (Бешпагирское), Лысогорские и другие озера.

В качестве объекта исследования взаимодействия естественной и искусственной-гидрографических сетей и наоборот принята геосистема верховья р.Кубань.

Основу гидрографической сети бассейна составляют собственно р.Кубань, образующаяся от слияния рек Уллу-Кам и Учкулан и три ее левобережных притока — Теберда, Малый Зеленчук, Большой Зеленчук с богатым веером притоков младшего порядка. Гидрографические характеристики речной сети бассейна приведены в таблице 1.

По признакам территориального размещения и организации головного-питания водопользователи бассейна подразделяются на три зоны:

1) Зона мелких линейных пользователей в предгорьях Кубани и ее притоков на двух участках:

— от истока до Усть-Джегутинского гидроузла Большого Ставропольского канала;

— между головными сооружениями Большого Ставропольского и Невинномысского каналов.

2) Зона Большого Ставропольского канала.

3) Зона водного тракта Невинномысского канала

Основные водопользователи находятся во второй и третьей зонах.

Водозабор в рамках зон осуществляется для водоснабжения городов.

1 ■ «

сельских населенных пунктов, промышленных предприятий, орошения. На данной территории характерны сбросы канализационных стоков (промышленных и бытовых) в объемах превышающих водозаборы. Безвозвратное водопотребление невелико, находится в пределах точности исходных водохозяйственных данных, однако для решения специальных экологических задач в диссертации выполнен детальный анализ водозаборов и сбросов. Таблица 1 — Гидрографические характеристики речной сети бассейна

Верхней Кубани

Название рек — створа Бассейны Основное русло

площадь водосбора, тыс. км2 ледники, % лесистость, % средняя высота, м длина, км средний уклон

Уллу-Кам - устье 0,61 9,07 15 2770 36 0,045

Учкулан — устье 0,39 5,35 15 2580 35 0,037

Теберда - устье 1,08 5,65 30 2320 83 0,020

Кубань - ниже впадения Теберды 2,47 3,29 20 2480 85 0,033

Малый Зеленчук -устье 1,85 1,42 30 1590 144 0,018

Кубань - ниже впадения Малого Зеленчука 7,3 2,28 20 1700 192 0,017

Большой Зеленчук -устье 2,73 1,10 40 1170 184 0,014

Кубань- ниже впадения Большого Зеленчука 10,8 1,85 20 - 205 0,014

Кубань- полная площадь в границах бассейна 12,7 1,6 20 - 257 0,013

При современном уровне водопотребления и водоотведения в регионе Верхней Кубани качественного дефицита воды нет, водозаборы свежей речной воды обеспечены, но в меженные периоды некоторых маловодных лет загрязненность отдельных рек окисляемой органикой, нефтепродуктами, фенолом и другими веществами повышается до недопустимых значений.

По итоговым оценкам современного санитарного состояния на основном створе р.Кубань выделяются три характерных участка: 1) от истоков

до головного сооружения Большого Ставропольского канала, длиной 123 км, участок преимущественно благополучного состояния рек; 2) между головными сооружениями Большого Ставропольского и Невинномысского каналов, длиной 82 км, эпизодически неблагополучный участок; 3) ниже головного сооружения Невинномысского канала, преимущественно неблагополучный участок. Источниками загрязнения рек служат канализационные сбросы сточных вод прибрежных населенных пунктов, промышленных предприятий и животноводческих ферм.

По содержанию главных ионов исследуемый участок р.Кубань можно разбить на два подучастка: от истока до Усть-Джегутинского водохранилища и от водохранилища до ст.Белореченская. На первом участке минерализация колеблется в границах 50-100 мг/л, максимально наблюдаемое содержание не превышает 200 мл/л. На втором участке происходит постоянное повышение минерализации, в среднем до 400-600 мг/л. В летний период она понижается до 100 мг/л. Такая закономерность существовала и раньше, до начала интенсивной хозяйственной деятельности.

До Усть-Джегутинского водохранилища содержание железа в воде колеблется в пределах 0,15-0,58 мг/л, в водохранилище 0,2-0,4 мг/л, ниже Усть-Джегутинского водохранилища 0,12-0,25 мг/л при ПДК 0,1 мг/л. Имеющиеся данные о фактических значениях нормируемых показателей качества воды характеризует участок выше Усть-Джегутинского водохранилища как «достаточно чистый», ниже - как «наиболее загрязненный».

По качественным оценкам, речные воды пригодны для централизованного питьевого водоснабжения, орошения и других хозяйственных нужд. Исследованиями гидрометеослужбы установлено, что после отвода значительной части стока в Большой Ставропольский и Невинномысский каналы, на нижележащих участках р.Кубани в границах рассматриваемой части бассейна существенных изменений гидрохимического режима не произошло.

Важность оценки величины влекомых наносов в Верховьях Кубани можно привести по Усть-Джегутинскому водохранилищу, которое вступи-

ло в эксплуатацию в марте 1962 года с проектным объемом 36,4 млн.м3. В настоящее время после 40 лет эксплуатации, оно заилено более чем на половину. Характеристика изученности по створам бассейна неполная, но в целом достаточная. Исходные данные по годовому стоку имеют точность -порядка ±20 %. В диссертации приведены средние годовые расходы взве- -шенных наносов по гидрологическим постам бассейна Верхней Кубани, по совокупности материалов можно заключить о сравнительно невысоких показателях мутности воды и годового стока взвешенных наносов в высокогорных истоках рек с широким развитием покровных кристаллических пород. По основному створу Кубани мутности* увеличиваются к низовым створам, в основном за счет повышенной эрозионной деятельности ливневого стока склонов долины и предгорных притоков. По средним многолетним данным 85-95 % годового стока наносов Кубани и ее притоков проходит в период с мая по август.

Для анализа влияния искусственной гидрографической сети на естественную была выбрана р.Калаус, так как бассейн этой реки изучен хорошо.

До недавнего времени Калаус был пересыхающей рекой. После ввода в эксплуатацию Кубань-Калаусской обводнительно-оросительной системы и Большого Ставропольского канала уровень воды в реке в жаркие летние месяцы стал довольно постоянным за счет переброски Кубанской воды.

С 1957 года из левой ветви Правоегорлыкского канала в районе г.Ипатово в Калаус по быстротоку сбрасывается 5,0 м3/с воды. С 1967 года у с.Султан организован санитарный сброс кубанской воды из БСК-1 с максимальным расходом 6,0 м3/с. С 1960 года организован сброс канализационных вод г.Ставрополя,попадающих с помощью нескольких рек в Калаус. В 1999 году для обводнения низовья реки у с.Просянка сооружен сброс, по которому кубанская вода подается в Калаус из БСК-4 с максимальным расходом 5,0 м3/с. Сбросы кубанской воды значительно увеличили водность реки. Средний годовой сток реки у с.Воздвиженского с 95,6 млн.м3 (до 1956 г.) повысился по данным наблюдений (с 1957 по 1962 гг.) до 144,6 млн.м3. В настоящее время объем сбросов превышает естественную водность реки

более чем вдвое.

Вместе с тем с увеличением водности в реке появились проблемы, связанные с интенсивной деформацией русла. Особенно это проявилось в истоке Калауса. Ниже Султанского сброса из БСК-1, в зоне больших уклонов, деформация русла достигла местами глубины до 15 м. В местах, где высота берегов превышает 5 м частично наблюдаются оползни.

После подпитки кубанской водой сток наносов в р.Калаус значительно возрос. С 1968 года средний годовой расход наносов составил: у с.Сергиевского - 14 кг/с, у г.Светлоград - 19 кг/с, у с.Воздвиженского -22 кг/с. Вследствие повышенной насыщенности наносами в низовьях реки происходит процесс заиления ее русла и поймы, использовавшейся ранее для пастбищ и сенокосов. В 80-е годы выходило из сельхозобращения ежегодно от 100 до 200 га пойменных земель. При сохранении установившейся в настоящее время водности в реке ожидается продвижение фронта заиления в верх по течению реки со скоростью 0,8 км/год.

Минерализация и химический состав воды были одного порядка как до 1957 года - до поступления в р.Калаус сбросной воды Правоегорлык-ской обводнительно-оросительной системы, так и после поступления в нее кубанской воды.

Река Калаус является также артерией, по которой происходит переброс кубанской воды в систему Западного и Восточного Маныча для улучшения его экологического состояния. В связи с вышеизложенным для улучшения водохозяйственной обстановки необходимо контролировать заборы и сбросы в реку, в том числе и неприкосновенность санитарной про-точности на всем протяжении реки.

В четвертой главе проведена оценка влияния гидротехнического строительства и другой хозяйственной деятельности на геосистему края.

На современное состояние геосистемы Ставрополья помимо климатических факторов значительное влияние оказал человек посредством гидротехнического строительства и другой хозяйственной деятельности.

Для исследования была выбрана р.Томузловка, представляющая со-

бой типичную степную реку Северного Кавказа. Вот что писал о ней граф Потемкин: «Река Томузлов имеет хорошую и здоровую воду, а на вершинах оной имеются темные и множеством зверей наполненные леса. Черкесы Большой Теберды содержат по сей реке свои табуны. Местоположение их весьма приятно, и земля отменно способна к хлебопашеству».

Томузловка имеет притоки: реки Калиновку, Журавку и балку Карга-чева. Растительный покров в бассейне, как и другие природные условия, изменяется в направлении с запада на восток. В западной, повышенной части бассейна произрастает лесостепная растительность, представленная ковылем, люцерной, тимофеевкой и островками "ясеневых и дубовых лесов. Общая площадь лесов на водосборе составляет менее 1 %. По мере приближения к восточной границе водосбора наблюдается постоянный переход растительности к разновидностям сухих степей (полынь). Большое влияние на сток наносов малых водотоков оказывает распаханность водосборов, которая для р.Томузловки у с.Новоселицкого составляет 45 %, увеличиваясь до 65 % к устью реки. На отдельных частных водосборах распаханность достигает 80-86 %.

По руслу Томузловки построено 80 прудов и водохранилище «Волчьи Ворота», по руслу Журавки - 24. В диссертации приведены схема размещения прудов и основные сведения о них.

Данные о первоначальных объемах прудов позволяют заключить, что в 65 прудах не водосборе р.Томузловки выше с.Новоселицкого в 1964 году аккумулировалось 1,46 млн.м3 воды, а в 23 прудах не водосборе Журавки и 31 пруде на водосборе р.Калиновки, соответственно - 1,27 и 0,26 млн.м3. Из всех действующих прудов в 24 глубина воды составляет менее 1 м. В отдельные годы пересыхают даже русловые пруды на р.Томузловке, глубина которых уменьшилась за счет заиления. В настоящее время река из здорового состояния перешла на искусственно поддерживаемое положение. За исследуемый период был выведен лес. распахана водосборная территория, устроено бессистемное множество прудов, которые наряду с положительными моментами (кратковременное обеспечение водой

населения, удерживание наносов и др.) явились беспродуктивными испарителями воды. При этом менее зарегулированный приток Томузловки-Калиновка до сих пор является самым крупным ее притоком.

Значительная распаханность водосборной территории, отсутствие на ней леса и наличие прудов имеет место на реках Киста, Бобрик, Джалга, Черная, Ремазонка, Горькая Балка, Куцая, Жилейка, Кононовка, 2-я Горькая, Барханчик, Ягурка, Кучерла, Голубь, Зурмута, Кондрашкина, Шангу-ста, 3-е Барсучки, Суркуль, Кочевка, Широкая, Крученая, Журавка, Гру-шевка, Копанская, Руднева. Вследствие этого они летом пересыхают.

Положительными примерами гидротехнического строительства на речной сети является устройство Кисловодского водохранилища, а на месте озера — Сенгилеевского.

Сооружая гидротехнические сооружения на естественной гидрографической сети, человек в кризисной ситуации ими устраивает преграды на пути водного потока. Примером этому может служить паводок на р. Под-кумок в июне 2002 года. Негативную роль, создавая подпор, сыграли автодорожный мост и головное сооружение деривационных каналов ГЭС, действующей в конце пятидесятых и начале шестидесятых годов в ст.Незлобной. В средней части стЛысогорской мост к дороге, ведущей на ферму, был забит плывущими деревьями и рухнул. Образовавшийся подпор разгружался на станицу по низине перед рухнувшим мостом. Подтопления, связанные с разрушением мостов наблюдались в пос. Горячеводском, Сред-некумском, с.Констаниновском, ст.Белый Уголь, г.Кисловодске.

Трагическое затопление г.Ессентуки и частично г.Кисловодска в этот период связан с нерадивостью городских властей, которые разрешили бесплановое строительство жилых домов в пойме естественных водотоков.

Для оценки техногенных процессов, происходящих на искусственной гидрографической сети были взяты Отказненское водохранилище и Волчьи Ворота. В результате исследований установлено:

1. На исследуемых водохранилищах, как и на большинстве водоемов такого масштаба, постоянно происходит переработка берегов.

2. Водосборные площади этих объектов не обустроены: распаханность, не залесенность, отсутствие простейших гидротехнических сооружений по предотвращению эрозии и др.

3. Основное заиление Опсазненского водохранилища происходит за счет взвешенных наносов р.Кумы.

4. Водохранилище Волчьи Ворота значительно зарегулировано прудами.

ф

5. В водном балансе водохранилищ более 30 % составляют потери на испарение и фильтрацию.

Первая и вторая очереди БСК проходят в основном в земляном русле, за исключением сильно фильтрующих участков в насыпи. Третья очередь канала, сданная в эксплуатацию в 1980 году, на всем протяжении имеет сборно-монолитную бетонопленочную облицовку. Исследованиями установлено, что на участках от ГК-0 до ГК-247 осредненные коэффициенты фильтрации облицовки близко приближаются к нормативным значениям, составляющим (1-3)-10"* см/с. Наиболее некачественно выполнен концевой участок от ГК-247 до ГК-425 .Причинами этого являются, образовавшиеся при эксплуатации канала, подплиточные пространства, разрушения в виде трещин на поверхности и в швах облицовки. Наибольшее распространение имеют нитяные трещины шириной раскрытия менее 1 мм (55,6 %), затем 1-3 мм (31,2 %) и 3-5 мм (13,2 %).

На БСК имеются отдельные факты подтопления^риканальных территорий.

В пятой главе даны рекомендации по снижению негативных процессов на гидрографических сетях Ставрополья.

На базе имеющегося опыта переброски части естественного стока в искусственную сеть и наоборот предложено для характеристики хозяйственного использования водных ресурсов определять:

1) коэффициент обеспеченности водными ресурсами

К = 80 И1

°°еСП Д1/Ф '

"в.п

где \УВ 0 - водообеспеченность территории;

фактическое водопотребление. 2) коэффициент использования водных ресурсов

V/!

_ "В.П

исп ш"

В.П

где п— нормативное водопотребление.

По соотношению данных коэффициентов можно судить об использовании водных ресурсов в регионе (области, районе). Возможен один из семи вариантов. Оптимальным вариантом, к которому необходимо стремиться ^обесп =1 и Кисп =1. С помощью данных коэффициентов, возможно, установить потребность во взаимосвязи естественной сети с искусственной.

Для снижения потерь воды из крупных каналов, в частности, из БСК-4, предложен противофильтрационный экран (рисунок 2), состоящий из подстилающего бетонного слоя 1, укладываемого на гравийно-песчаную подготовку 2, гидроизоляционной смазки из битума 3, второго верхнего бетонного слоя 4.

< г з

Рисунок 2 — Противофильтрационный экран

Предложенный экран в отличие от известных имеет три степени зашиты от фильтрации и необходимую гибкость.

Для защиты прилегающих к крупным каналам территорий рекомендуется использовать дренаж (рисунок 3), конструктивно отличающийся от известных. Он состоит из водонепроницаемой преграды 1 и водособираюших

карманов 2, образованных гибким полотнищем, например полиэтиленовой пленкой, перфорированных труб 3, фильтрующего материала 4, разгрузочной ниши 5, нагорного канала 6. Дня сбора из карманов профильтровавшейся воды служат колодцы 7.

Преимуществом данного дренажа является то, что он в отличие от известных осуществляет односторонний перехват фильтрационного потока, чем повышается эффективность его работы,

Кроме этого в диссертации рекомендованы другие меры технологического характера, направленные на повышение эффективности работы искусственной гидрографической сети.

В результате проведенных исследований установлено, что одной из причин негативного воздействия гидротехнического строительства на естественную гидрографическую сеть является научно не обоснованное размещение искусственных водных объектов. В связи с этим предлагается при строительстве новых водохранилищ использовать имеющийся в Ставропольском крае положительный опыт их размещения в природных котловинах (водоемы Р-1, Георгиевский, Дружба, Советское руно), естественных понижениях (Зункарь, Ипатовский водоем), а также котловинах озер (Кубанское, Медяники, Сенгилеевское). При невозможности такого размеще-

_ 5

Рисунок 3 — Дренаж

ния водохранилища, его следует расположить в пойме реки, как построено Кисловодское водохранилище.

На БСК, начиная со 2 очереди, были выполнены мероприятия по приему части стока с близлежащей территории в магистральный канал. Однако, нет устройств для пополнения подземных вод. В связи с этим предлагается при строительстве новых каналов осуществлять подпитку водными »

ресурсами не только рек, водохранилищ и озер, но и месторождения подземных вод. В диссертации приведены варианты такой подпитки.

Как установлено исследованиями, из-за неправильного расположения прудов, значительная часть водных ресурсов естественной гидрографической сети переходит в разряд непроизводительных потерь. Рекомендовано несколько вариантов размещения малых водоемов, экологически безопасных для гидрографических сетей и основные виды мелиораций для водосборной территории и рек Ставропольского края.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. По рассчитанным значениям гидротермического коэффициента большая часть территории Ставропольского края (примерно 66 %) может быть охарактеризована как засушливая. 24 % территории относится к зоне неустойчивого увлажнения. Естественная гидрографическая сеть края включает 207 рек, около 40 мелких и крупных озер, 5 гидрогеологических структур. Для жизнеобеспечения Ставропольского края посредством гидротехнического строительства создана искусственная гидрографическая сеть, включающая 3361,16 км межхозяйственных каналов, 6788 гидротехнических сооружений, 685 мостов и переездов, 44 водохранилища и 536 прудов. В настоящее время искусственная гидрографическая сеть в крае составляет 0,29 км/км2, а естественная - 0,13 км/км2.

2. На сток малых рек в большей степени оказывают влияние местные (азональные) факторы. Разработка рекомендаций по регулированию, использованию, охране малых от загрязнения, обмеления и истощения может быть решена на основе предлагаемой классификации их водотоков. При

этом антропогенные и техногенные факторы, влияющие на гидрологические параметры малых рек, следует делить на факторы, определяющие режим стока и факторы, влияющие на сток. В совокупности они с течением времени приводят к старению естественной гидрографической сети. Общей методической основой старения является сравнение значений стока за два периода — до и после нарушения режима или сравнение фактических значений в период нарушенного режима с восстановленными величинами.

3. Река Кубань является одним из главных источников питания искусственной гидрографической сети, которая более полувека подает воду для орошения, обводнения и питания части рек и озер. В результате исследований установлено, что при современном уровне водопотребления и водоот-ведения в регионе Верхней Кубани качественного дефицита воды нет, но в меженные периоды некоторых маловодных лет загрязненность отдельных рек окисляемой органикой, нефтепродуктами, фенолом и другими веществами повышается до недопустимых значений. Установлено, что после отвода значительной части стока в Большой Ставропольский и Невинномысский каналы, на нижележащих участках р.Кубань в границах рассматриваемой части бассейна существенных изменений гидрохимического режима не произошло. Положительное влияние кубанская вода оказала на р.Калаус, однако после ее подпитки искусственной гидрографической сетью сток наносов в реке увеличился и на отдельных участках образовались каньоны глубиной до 25-30 м.

4. Негативное действие на речную сеть края вызвано строительством прудов на реках. Большинство из них построено без соответствующего научного обоснования в части месторасположения, количества и объема аккумулируемой воды. Вследствие этого они во многих случаях задерживают сток малых рек, переводя его в испарение и фильтрацию и, лишь частично отдавая на хозяйственные нужды. Другим отрицательным фактором является распаханность водосборной территории, отсутствие на ней леса и мелиоративных мероприятий, бессистемная застройка и перенаселение. Образцовыми примерами гидротехнического строительства на естественной гидро-

графической сети являются Кисловодское и Сенгилеевское водохранилища.

5. Для снижения негативных процессов на гидрографических сетях предложены новые конструкции противофильтрационного экрана для работы в сложных инженерно-геологических условиях и дренажа для защиты агроландшафтов, специального раствора и мастики АМ-05 для устранения путей фильтрации в облицовках каналов и плотин. Рекомендованы варианты размещения водных объектов и их мелиорации, новые термины и критерии по оценке потребности и рациональному использованию водных ресурсов на гидрографических сетях.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Волосухин В.А., Кондратенко A.A. Расчет защитного покрытия оросительной системы Большого Ставропольского канала. - Новочеркасск: НГМА, 2000. - 71 с.

2. Кондратенко A.A. Геосистема бассейна верховья реки Кубани в условиях интенсивного водосбора. - Новочеркасск: НГМА, 2001. - 50 с.

3. Кондратенко A.A. Естественная гидрографическая сеть Ставрополья. -Новочеркасск: НГМА, 2001. - 24 с.

4. Кондратенко A.A. Искусственная гидрографическая сеть Ставрополья. - Новочеркасск: НГМА, 2001. - 26 с.

5. Кондратенко A.A. Состояние проблемы изменчивости гидрографической сети Ставрополья в условиях усиления антропогенной нагрузки. — Новочеркасск: НГМА, 2001. -19 с.

6. Волосухин В.А., Кондратенко A.A. Повышение эффективности инженерной защиты БСК в условиях изменчивости гидрогеологический условий и эксплуатационных факторов. - Новочеркасск: НГМА, 2001.20 с.

7. Кондратенко A.A. Прогнозирование русловых деформаций при пропуске расходов по балкам Камбулат и Айгурка. /Сб. научн. тр. Севкав-гипроводхоз. Вып. 16. - Пятигорск, 2003. - С. 116-119.

8. Кондратенко A.A. Факторы, влияющие на руслообразование водотоков по балкам Камбулат и Айгурка. /Сб. научн. тр. Севкавгипроводхоз.

Вып. 16.-Пятигорск, 2003.-С. 120-126.

9. Кондратенко A.A. Научное обоснование профиля русла водотоков по балкам Камбулат и Айгурка. /Сб. научн. тр. Севкавгипроводхоз. Вып. 16. - Пятигорск, 2003. - С. 127-131.

10; Кондратенко A.A. К вопросу охраны и восстановления качества воды в -речных системах. /Сб. научн. тр. Севкавгипроводхоз. Вып. 16. - Пятигорск, 2003.-С. 131-133.

11. Кондратенко A.A. Естественная гидрографическая сеть Ставрополья. // Гидротехника. Гидравлика и геоэкология: Сб. научн. тр. - Новочеркасск, 2002. Вып. 1. *•

12. Кондратенко A.A. Искусственная гидрографическая сеть Ставрополья // Гидротехника. Гидравлика и геоэкология: Сб. научн. тр. - Новочеркасск, 2002. Вып. 1.

13. Кондратенко A.A., Кондратенко Ан. А. Экологические аспекты водно-мелиоративных мероприятий в Ставропольском крае. //Вопросы мелиорации. 2001. № 3-4. - С. 71-75.

Подписано в печать 22.08.2003Тираж 100 экз. Формат 60 х 84 1/16 Объем 1 п. л. Заказ № 217

Типография НГМА, 346428, Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111

I

»13189

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Кондратенко, Андрей Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРОГРАФИЧЕСКИХ СЕТЕЙ СТАВРОПОЛЬЯ.

1.1. Оценка ресурсозначимых климатических факторов

1.1.1. Термический режим

1.1.2. Влажность воздуха

1.1.3. Атмосферные осадки.

1.1.4. Снежный покров.

1.1.5. Увлажнение территории

1.2. Краткая характеристика естественной гидрографической сети

1.3. Обзор искусственной гидрографической сети.

1.4. Цель и задачи исследований.

Выводы по главе

2. НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ОЦЕНКА СТАРЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОЙ ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ СЕТИ.

2.1. Особенности формирования малых рек.

2.2. Классификация водотоков малых рек.

2.3. Антропогенные изменения гидрографических характеристик малых рек.

2.4. Оценка антропогенных изменений открытых водотоков.

2.5. Гидробиологические процессы в озерах

Выводы по главе

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЕСТЕСТВЕННОЙ И ИСКУССТВЕННОЙ ГИДРОГРАФИЧЕСКИХ СЕТЕЙ НА ПРИМЕРЕ ГЕОСИСТЕМЫ ВЕРХОВЬЯ Р.КУБАНЬ

3.1. Взаимосвязь искусственной гидрографической сети с реками и озерами края .,.

3.2. Гидрография и водный режим в бассейне верхней Кубани

3.3. Современные водопользователи в бассейне верхней Кубани.

3.3.1. Линейные водопользователи.

3.3.2. Большой Ставропольский канал

3.3.3. Кубань-Егорлыкские оросительные системы

3.4. Гидрологическая изученность и качественная характеристика " исходных гидрологических данных.

3.5. Состояние р.Кубань при существующем водопотреблении и водоотведении.

3.5.1. Минерализация и содержание Главных ионов

3.5.2. Органические вещества и минеральные формы азота

3.5.3. Содержание тяжелых металлов.7.

3.5.4. Химический состав рек бассейна Кубани.

3.5.5. Сток наносов

3.6. Влияние БСК на экологическое состояние р. Калаус.

3.6.1. Гидрографические и гидрологические характеристики реки.—.

3.6.2. Гидрохимическая характеристика воды реки Калаус

3.6.3. Водохозяйственный баланс р. Калаус.

Выводы по главе

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА И ДРУГОЙ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ГНА ГЕОСИСТЕМУ КРАЯ.7.

4.1. Влияние хозяйственной деятельности на естественную гидрографическую сеть.

4.2. Техногенные процессы на искусственной гидрографической

4.3. Правовая база пользования водными ресурсами в крае.

Выводы по главе

5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СНИЖЕНИЮ НЕГАТИВНЫХ

ПРОЦЕССОВ НА ГИДРОГРАФИЧЕСКИХ СЕТЯХ СТАВРОПОЛЬЯ

5.1. Научные предложения по оценке потребностей и использования водных ресурсов на гидрографических сетях.

5.2. Инженерная защита крупных каналов в сложных условиях эксплуатации

5.3. Защита агроландшафтов от подтопления

5.4. Рациональное размещение и мелиорации водных объектов

Выводы по главе

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Оценка состояния и взаимодействия гидрографических сетей Ставрополья при их хозяйственном использовании"

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ Ставрополье — богатая житница России, край природных контрастов. На юге гордо поднимаются горные вершины с ледниками Кавказского хребта. На северо-востоке раскинулись широкие равнины, переходящие в полупустыни и пустыни. Предгорные южные районы, где величественно раскинулись Кавказские Минеральные Воды покрыты богатой растительностью, а восточные и центральные — засушливые безлесные степи.

На протяжении многих веков жители степных районов вынуждены были привозить питьевую воду за десятки километров.

Специальные обследования, проведенные в 1937 году по двадцати засушливым районам Ставрополья, показали, что каждый из этих районов ежегодно подвозил для питья людям и водопоя скота в среднем около семи миллионов ведер. Стоимость подвоза воды для каждого района определялась в среднем 1-1,5 миллиона рублей. По тем временам это были огромные средства.

Для тракторного и автомобильного парка использовалась соленая вода — мощность машин от этого уменьшалась на 15-20 %, перерасходовалось горючее, больше средств уходили на дополнительный ремонт техники.

Сильно страдало от плохого водоснабжения животноводство: снизилась продуктивность, участились заболевания.

На Ставрополье плодородные земли, много тепла и солнца, но из-за безводья урожайность полей, садов, огородов, виноградников была очень низкой. Засухи повторялись в крае через каждые два-три года. Промышленность Ставрополья также страдала от недостатка воды для технологических процессов.

Проекты переброски вод Кубани составлялись в 1851, 1872, 1875, 1880, 1895, 1901 годах. Не один раз крестьяне посылали своих ходоков к наместнику царя на Кавказе и к самому царю. Месяцами ждали ответа, но всегда получали отказ.

Основные поверхностные водные ресурсы Ставропольского края (91 %) составляет р. Кубань, протекающая на расстоянии менее 75 км на юго-западе края (расстояние Ставропольского края с запада на восток и с юга на север 250-280 км). Вторая наиболее крупная река Северного Кавказа Терек единственно касается на расстоянии 40 км южных границ Ставрополья.

Только строительство в XX веке искусственной гидрографической сети (каналов круглогодичного использования — Невинномысского, Кубань-Егорлыкского, Большого Ставропольского и др.) позволило обеспечить водой такие отрасли как энергетика, промышленность, жилищно-коммунальное хозяйство, сельское и рыбное хозяйство.

В крае, благодаря искусственной гидрографической сети, площадь орошаемых земель достигла 366,5 тыс. га. Продуктивность гектара земли при поливе повысилась в 2-2,5 раза, а в засушливые годы в 3-4 раза.

В настоящее время искусственная гидрографическая сеть в Ставропольском крае составляет 0,29 км/км , а естественная - 0,13 км/км .

Вопросы состояния и улучшения использования искусственной гидрографической сети рассматривались во многих научных работах. В частности, учеными Ю.М.Косиченко, А.В.Ищенко, Г.К.Гуриным изучалась работа БСК, на основании чего ими даны научные рекомендации по повышению эффективности работы канала. Седиментационный состав, качество воды и другие гидролого-географические характеристики Отказненского водохранилища и Волчьи Ворота исследовались группой ученых под руководством проф. МЛ.Прытковой.

Вместе с тем в Ставропольском крае много десятков лет искусственная гидрографическая сеть тесно связана с естественной и наоборот. В настоящее время возникла необходимость дать научную оценку их взаимодействия.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ — оценка состояния и взаимовлияния естественной и искусственной гидрографических сетей Ставрополья для снижения отрицательных процессов при их дальнейшем хозяйственном использовании.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ: составить современную характеристику ресурсозначимых факторов и гидрографических сетей Ставропольского края; научно обосновать и предложить методику оценки старения естественной гидрографической сети; дать оценку состояния и взаимовлияния естественной и искусственной гидрографических сетей во времени; оценить влияние гидротехнического строительства и другой хозяйственной деятельности на геосистему края; разработать рекомендации по снижению отрицательных процессов на естественной и искусственной гидрографических сетях Ставрополья.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ: методику оценки старения естественной гидрографической сети; результаты натурных исследований состояния и взаимовлияния гидрографических сетей Ставропольского края во времени; итоги натурных наблюдений влияния различной хозяйственной деятельности на геосистему края; рекомендации по дальнейшему использованию естественной и искусственной гидрографических сетей.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы заключается в систематизации гидрографических сетей Ставропольского края; многофакторном обосновании старения естественной гидрографической сети; комплексной оценке взаимовлияния системы: естественная—искусственная-естественная гидрографических сетей; научно-практической оценке последствий гидротехнического строительства на геосистему края; научных предложениях по оценке потребности и рациональному использованию водных ресурсов на гидрографических сетях.

ДОСТОВЕРНОСТЬ РЕЗУЛЬТАТОВ основывается на применении апробированных методик проведения натурных исследований с использованием метрологических аттестованных приборов и оборудования промышленного изготовления, компьютерной техники.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы заключается в том, что впервые дана оценка взаимодействия естественной и искусственной гидрографических сетей, на базе чего даны рекомендации по их обустройству и дальнейшему использованию.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты научной работы внедрены в проект по строительству БСК-4 и начинают использоваться при эксплуатации естественной и искусственной гидрографических сетей.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы изложены в 1 Зопубликованных научных работах.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка использованной литературы. Общий объем составляет 223 страницы компьютерного набора, включая 41 рисунок, 43 таблицы и список использованных источников содержит 126 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Кондратенко, Андрей Александрович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. По рассчитанным значениям гидротермического коэффициента большая часть территории Ставропольского края (примерно 66 %) может быть охарактеризована как засушливая. 24 % территории относится к зоне неустойчивого увлажнения. Естественная гидрографическая сеть края включает 207 рек, около 40 мелких и крупных озер, 5 гидрогеологических структур. Для жизнеобеспечения Ставропольского края посредством гидротехнического строительства создана искусственная гидрографическая сеть, включающая 3361,16 км межхозяйственных каналов, 6788 гидротехнических сооружений, 685 мостов и переездов, 44 водохранилища и 536 прудов. В настоящее время искусственная гидрографическая сеть в крае составляет 0,29 км/км , а естественная - 0,13 км/км .

2. На сток малых рек в большей степени оказывают влияние местные (азональные) факторы. Разработка рекомендаций по регулированию, использованию, охране малых рек от загрязнения, обмеления и истощения может быть решена на основе предлагаемой классификации их водотоков. При этом антропогенные и техногенные факторы, влияющие на гидрологические параметры малых рек, следует делить на факторы, определяющие режим стока и факторы, влияющие на сток. В совокупности они с течением времени приводят к старению естественной гидрографической сети. Общей методической основой старения является сравнение значений стока за два периода — до и после нарушения режима или сравнение фактических значений в период нарушенного режима с восстановленными величинами.

3. Река Кубань является одним из главных источников питания искусственной гидрографической сети, которая более полувека подает воду для орошения, обводнения и питания части рек и озер. В результате исследований установлено, что при современном уровне водопотребления и водоотве-дения в регионе Верхней Кубани качественного дефицита воды нет, но в меженные периоды некоторых маловодных лет загрязненность отдельных рек окисляемой органикой, нефтепродуктами, фенолом и другими веществами повышается до недопустимых значений. Установлено, что после отвода значительной части стока в Большой Ставропольский и Невинномысский каналы, на нижележащих участках р.Кубань в границах рассматриваемой части бассейна существенных изменений гидрохимического режима не произошло. Положительное влияние кубанская вода оказала на р.Калаус, однако после ее подпитки искусственной гидрографической сетью сток наносов в реке увеличился и на отдельных участках образовались каньоны глубиной до 25-30 м.

4. Негативное действие на речную сеть края вызвано строительством прудов на реках. Большинство из них построено без соответствующего научного обоснования в части месторасположения, количества и объема аккумулируемой воды. Вследствие этого они во многих случаях задерживают сток малых рек, переводя его в испарение и фильтрацию и, лишь частично отдавая на хозяйственные нужды. Другим отрицательным фактором является распаханность водосборной территории, отсутствие на ней леса и мелиоративных мероприятий, бессистемная застройка и перенаселение. Образцовыми примерами гидротехнического строительства на естественной гидрографической сети являются Кисловодское и Сенгилеевское водохранилища.

5. Для снижения негативных процессов на гидрографических сетях предложены новые конструкции противофильтрационного экрана для работы в сложных инженерно-геологических условиях и дренажа для защиты аг-роландшафтов, специального раствора и мастики АМ-05 для устранения путей фильтрации в облицовках каналов и плотин. Рекомендованы варианты размещения водных объектов и их мелиорации, новые термины и критерии по оценке потребности и рациональному использованию водных ресурсов на гидрографических сетях.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Кондратенко, Андрей Александрович, Новочеркасск

1. Авакян А.Б., Широков В.М. Рациональное использование и охрана водных ресурсов. Екатеринбург, 1994 — 320 с.

2. Агроклиматический справочник по Ставропольскому краю. — Ставрополь, 1958.

3. Анализ однородности гидрологических рядов / В.В. Дрозд. — Минск: ЦНИИКИВР, 1985. 40 с

4. А.С. 1724805 Е 02В 13/00, А 01 G 25/00. Подпорная перемычка.

5. Бабанский М.М. К вопросу формирования химического состава поверхностных и грунтовых вод в междуречье Егорлыка, Маныча и Калауса //Матер, по изучению Ставропольского края. — Ставрополь: Кн. изд-во, 1960.-Вып. 10.-С. 117-171.

6. Бабанский М.М. Элементы гидрохимии реки Калаус // Матер, по изучению Ставропольского края. Ставрополь: Кн. изд-во, 1956. — Вып. 8. -С.133-146.

7. Белов В.А. Научное обоснование мелиораций малых водоемов и их инженерной защиты: Автореф. дис. .д-ра техн. наук. — Новочеркасск, 2001.-45 с.

8. Богословский Б.Б., Муравейский С.Д. Очерки по озероведению. — Л.: МГУ, 1955.- 175 с.

9. Большой Ставропольский канал. — Пятигорск: Севкавгипроводхоз, 1974.

10. Борисов В.И. Реки Кубани. Краснодар, 1978.

11. Бочевер Ф.М. Теория и практические методы гидрогеологических расчетов эксплуатационных запасов подземных вод. — М.: Недра, 1968. 325 с.

12. Булавко А.Г. Водный баланс речных водосборов. — Л.: Гидрометеоиздат, 1971.-304 с.

13. Вендров С.Л., Коронкевич Н.И., Субботин А.И. Проблемы малых рек //Вопросы географии: Сб. 118.-М., 1981.-С. 11-18.

14. Веселовский Н.В. Пруды в засушливых районах и их гидрохимия. — М., 1956.- 128 с.

15. Водные ресурсы. Природные и производительные силы Северного Кавказа Ростов-на-Дону: РГУ, 1981. - 248 с.

16. Водные ресурсы Ставрополья. — Ставрополь: Департамент «Ставро-полькрайводхоз», 2001. 288 с.

17. Водохранилища и их воздействие на окружающую среду. — М.: Наука, 1986.-367 с.

18. Волосухин В.А., Кондратенко А.А. Повышение эффективности инженерной защиты БСК в условиях изменчивости гидрогеологических условий и эксплуатационных дефектов. Новочеркасск: НГМА, 2001. - 20 с.

19. Волосухин В.А., Кондратенко А.А. Расчет защитного покрытия оросительной системы Большого Ставропольского канала. — Новочеркасск: НГМА, 2000.-71 с.

20. Гидрологический ежегодник 1962 г. /Бассейны рек Северного Кавказа. — Л.: Гидрометеоиздат, 1964. Т.З. - 253 с.

21. Гниловской В.Г. Сегилеевское озеро // Матер, по изучению Ставропольского края. Ставрополь: Канал изд-во, 1950. - Вып. 2-3. - С. 187-204.

22. Гниловской В.Г., Щитов А.С. Рекогносцировочная географическая экспедиция Ставропольского краевого музея на Прикалаусские высоты // Матер, по изучению Ставропольского края. Ставрополь: Кн. изд-во, 1956. - Вып. 8. - С. 263-274.

23. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Ставропольского края в 1999 году». Ставрополь, 2000.

24. Гришин М.М. Проблема водного хозяйства бассейна Манычей. Ростов-на-Дону: Изд-во Сев. Кав. плановой комиссии, 1926. - 28 с.

25. Динник Н.Я. Кубань //Энциклопедический словарь Ф.А.Брокгауз, И.А.Ефрон. 1890 Терра, 1991. - Т. 32. - С. 921.

26. Доброумов Б.М., Устюжанин Б.С. Преобразование водных ресурсов и режима рек центра ETC. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. — 224 с.

27. Докучаев В.В. Наши степи прежде и теперь. М.: Сельхозгиз, 1953.

28. Домбровский В.М. Крупные объекты Севкавгипроводхоза. Пятигорск, 1985.

29. Домбровский В.М. Система Терских каналов //Социалистическое строительство Северо-Кавказского края. 1935. № 5. - С. 56-63.

30. Драчев С.М. Борьба с загрязнениями рек, озер и водохранилищ. М.: Наука, 1964.- 274 с. .

31. Драчев С.М. Водохранилища и каналы как источники хозяйственно-питьевого водоснабжения. М.: Медгиз, 1956.-255 с.

32. Драчев С.М. Пруды и водохранилища как источники водоснабжения в Приманычских степях //Гигиена и санитария. 1950. — № 3. - С. 10-16.

33. Дрозд В.В. Восстановление годового стока по ограниченной информации //Водное хозяйство и гидротехническое строительство. — Минск: ЦНИИКИВР, 1981.-Вып. 11.-С. 9-14.

34. Дрозд В.В. использование зарегулированного стока в годы различной водности //Регулирование использования воды в народном хозяйстве. — М.: ВНИИГиМ, 1981. С. 25-30.

35. Дрозд В.В. Методы оценки измерений подземного питания рек при осушительной мелиорации //Тр. IV Всесоюз. гидрологического съезда. — Л.: Гидрометеоиздат, 1976. Т. 8. - С. 365-372.

36. Дрозд В.В. Нарушение однородности рядов стока под влиянием антропогенных и природных факторов //Влияние хозяйственной деятельности на водный режим. М.: ВНИИГиМ, 1982. - С. 8-14.

37. Дроздовский С.А. Проблемы использования гидротехнических ресурсов района Кавминвод //Социалистическое строительство СевероКавказского края. -М., 1935. — № 5. С. 19-28.

38. Дэвидов И.В. Исследование режима реки Кумы. Ставрополь, 1912.

39. Заиление водохранилища «Волчьи Ворота» и цепочек прудов на его водосборе. Л.: Наука, 1971. - 228 с.

40. Заиление малых водохранилищ Предкавказья //Тр. лаборатории озероведения. Л.: Ленинградский ин-т им. А.Жданова, 1965 — Т. 23.

41. Зайков Б.Д. Испарение с водной поверхности прудов и малых водохранилищ на территории СССР.: Тр./ ГТИ. Вып. 21 (75), 1949.

42. Запорожченко В. Инженерно-геологический опыт проектирования, строительства и эксплуатации первой очереди Большого Ставропольского канала. - Ставрополь: Кн. изд-во, 1974. - 123 с.

43. Иванов М.Г. Сущность Манычской проблемы и варианты ее разрешения //Северо-Кавказский край. 1932. - № 6-8. - С.74-86.

44. Ивонин В.М. Агролесомелиорация водосборов. — Новочеркасск, 1993. -200 с.

45. Ивонин В.М., Тертерян В.А. Эрозия почв и противоэрозионные системы: Учебн. пособ. для вузов. Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2003.-156 с.

46. Иконников Л.Б. Формирование берегов водохранилищ. — М.: Наука, 1972.-95 с.

47. Инженерно-географические проблемы проектирования и эксплуатации крупных равнинных водохранилищ. — М.: Наука, 1972. — 250 с.

48. История развития мелиорации на Северном Кавказе в зоне деятельности Севкавгипроводхоза: Сб. научн. тр. — Пятигорск: Севкавгипроводхоз, 1998.-Вып. 13.

49. Каганович Л.Ш. Развитие мелиорации в Ставропольском крае. — Пятигорск: Севкавгипроводхоз, 1996.

50. Калиниченко Н.П. Организация и технология работ по защите почв от водной эрозии. М.: Высшая школа, 1973. - 192 с.51. Каналы СССР. Киев, 1968.

51. Карасев И.Ф. Русловые процессы при переброске стока. — Л.: Гидроме-теоиздат, 1975. 288 с.

52. Кондратенко А.А. Геосистема бассейна верховья реки Кубани в условиях интенсивного водозабора. — Новочеркасск: НГМА, 2001. 50 с.

53. Кондратенко А.А. Естественная гидрографическая сеть Ставрополья //Гидротехника, гидравлика и геоэкология: Сб. научн. тр. — Новочеркасск: НГМА, 2002. Вып 1.

54. Кондратенко А.А. Естественная гидрографическая сеть Ставрополья. — Новочеркасск: НГМА, 2001. 24 с.

55. Кондратенко А.А. Искусственная гидрографическая сеть Ставрополья. //Гидротехника, гидравлика и геоэкология: Сб. научн. тр. — Новочеркасск: НГМА, 2002. Вып 1.

56. Кондратенко А.А. Искусственная гидрографическая сеть Ставрополья. — Новочеркасск: НГМА, 2001. 26 с.

57. Кондратенко А.А. К вопросу охраны и восстановления качества воды в речных системах: Сб. научн. тр. Пятигорск: Севкавгипроводхоз, 2003. -Вып. 16. — С.132-133.

58. Кондратенко А.А., Кондратенко Ан. А. Экологические аспекты водно-мелиоративных мероприятий в Ставропольском крае. — М. //Вопросы мелиорации. 2001. - № 3-4. - С. 71-75.

59. Кондратенко А.А. Научное обоснование профиля русла водотоков по балкам Камбулат и Айгурке: Сб. научн. тр. Пятигорск: Севкавгипроводхоз, 2003.-Вып. 16.-С. 127-131.

60. Кондратенко А.А. Прогнозирование русловых деформаций при пропуске расходов по балкам Камбулат и Айгурке: Сб. научн. тр. — Пятигорск: Севкавгипроводхоз, 2003. Вып. 16. - С. 116-119.

61. Кондратенко А.А. Состояние проблемы изменчивости гидрографической сети Ставрополья в условиях усиления антропогенной нагрузки.

62. Новочеркасск: НГМА, 2001. 19 с.

63. Кондратенко А.А. Факторы, влияющие на руслообразование водотоков по балкам Калабулат и Айгурка: Сб. научн. тр. — Пятигорск: Севкавги-проводхоз, 2003. Вып. 16. - С. 120-126.

64. Кондратенок А.А., Фокин Б.П. Если сохраним, то выживем //Мелиорация и водное хозяйство. — 1997. — № 3. С.4-6.

65. Коновалов И.И. Тамбуканское озеро //Природа. — 1967. № 10. — С. 74-76.

66. Косиченко Ю.М. Обеспечение противофильтрационной эффективности и надежности облицовок оросительных каналов: Доклады ВАСХНИЛ. №3, 1988.-С. 41-43.

67. Косолапов А.Е., Кувалкин А.В., Мордвинцев М.М., Маламедзаиров З.М. Ландшафтно-гидрологический подход к обоснованию сети мониторинга и управления малым водосбором //Мелиорация и водное хозяйство. 1995.-№6.-С. 24-25.

68. Кривенцев М.И. Гидрохимия водохранилищ Западного Маныча. — Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 206 с.

69. Кучура В.Н. Терско-Кумская обводнительно-оросительная система — одна из старейших систем в РСФСР //Записки Пятигорского краеведческого общества на Кавказских Минеральных водах. — Пятигорск, 1972. — Вып. 4.-С. 100-109.

70. Ланчикова О.Е., Каплин В.Т. Влияние почв и растительного покрова на режим органических и биогенных веществ малых водохранилищ //Вопросы комплексного использования водохранилищ. — Киев: Наукова думка, 1971.-С.27-28.

71. Лапшенков B.C. Без малых рек нет больших: Рассказ об исследовании и возрождении малых равнинных рек. Ростов-на-Дону: Кн. изд-во, 1983. — 128 с.

72. Лапшенков B.C., Отверчекно Н.К., Мордвинцев М.М. Мелиорация малых и средних рек. — Новочеркасск, 1994. 302 с.

73. Лапшенков B.C. Противоэрозионные гидротехнические сооружения: Учебн. пособие/ НГМА. Новочеркасск, 1996. - 100 с.

74. Леонов Е.А. Изменение гидрологического режима р. Большой Егорлык под влиянием Кубано-Егорлыкского водохозяйственного комплекса //Сборник работ по гидрологии. — Л., 1979. — № 15. С. 18-35.

75. Лосев К.С. Вода. Л.: Гидрометеоиздат, 1984.

76. Лучшева А.А. Практическая гидрология.—Л.: Гидрометеоиздат, 1976. — 440 с.

77. Магомедов К.А. Ильское хозяйство //Ставропольский край (справочник). Ставрополь, 1961.

78. Маслов Б.С. Мелиорация вод и земель. Минск, 2000. - 258 с.

79. Матарзин Ю.М. Водохранилища как особые гидрологические объекты //Водные ресурсы. 1983. - № 6. - С. 108-118.

80. Матарзин Ю.М., Богословский Б.Б., Мацкевич И.К. Формирование водохранилищ и их влияние на природу и хозяйство. — Пермь: Пермский ун-т, 1981.-97 с.

81. Методическое руководство по составлению водохозяйственных балансов и ведению водного кадастра. — М.: СЭВ, 1981. — 118 с.

82. Мечитов И.И., Плужников В.Н., Попов Л.И. Водохозяйственный баланс — метод оптимального планирования водных ресурсов //Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Минск, 1968. - С. 49-66.

83. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод //Бассейны рек северо-восточного побережья Черного моря, бассейна Кубани. — JL: Гидрометеоиздат, 1986. Т. 1. РСФСР. - Вып. 1.

84. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод //Бассейны рек северо-восточного побережья Черного моря, бассейна Кубани. JL: Гидрометеоиздат, 1986. - Т. 1. РСФСР. - Вып. 26.

85. Молдованов А.И. Заиление прудов и водохранилищ в степных районах. -Л.: гидрометеоиздат, 1978. 128 с.

86. Мордвинцев М.М. Речные водохозяйственные системы на малых степных реках. Ростов-на-Дону: СКНЦ ВШ, 2001. - 382 с.

87. Некрасов B.C. большой Ставропольский канал //Материалы по изучению Ставропольского края. Ставрополь, 1976. - Вып. 14. - С. 11-19.

88. Никаноров A.M. Гидрохимия. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 351 с.

89. Отказненское водохранилище (заиление и гидробиология). Л.: Наука, 1973.184 с.

90. Основы мелиораций вод и водных объектов (курс лекций)/ A.M. Анохин, М.М.Мордвинцев, В.НЛЛкура. Новочеркасск, НГМА, 2001. - 290 с.

91. Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование противо-фильтрационной эффективности бетоно-пленочной облицовки Большого Ставропольского канала». Новочеркасск, 1984. - 105 с.

92. Плотников Н.И. Поиски и разведка пресных подземных вод. — М.: Наука, 1985.

93. Право-Егорлыкская обводнительно-оросительная система. — Ставрополь: Севкавгипроводхоз, 1980.

94. Проценко В.Ф. Испарение с поверхности малых водоемов на юге и юго-востоке Европейской территории Союза: Сб. работ Ростовской ГМО. Вып. 6. Ростов-на-Дону, 1967.

95. Прыткова М.Я. Малые водохранилища лесостепной зоны СССР. Осад-конакопление. Л.: Наука, 1979. - 172 с.

96. Расторгуев Л.И. Наши степи прежде и теперь. — М.: Сельхозгиз, 1953.

97. Рейнгард А.Л., Чеботарев И.И., Родионов В.Е. Проблема Манычей //Тр. Азово-Черноморского треста. Ростов-на-Дону, 1936. - Вып. 15. — 167 с.

98. Река счастья. К 50-летию Невинномысского канала. //Департамент «Ставрополькрайводхоз», 1997.-208 с.

99. Рекомендации по составлению отчетных водохозяйственных балансов (пособие для органов по регулированию использования и охране вод). -Минск: ЦНИИКИВР, 1981. 46 с.

100. Россия: водохозяйственное устройство /Под ред. А.М.Черняева / Рос. научн.-исслед. ин-т компл. использования и охраны водных ресурсов (РосНИИВХ). Екатеринбург, 1999. - 398 с.

101. Руководство по проектированию магистральных и межхозяйственных каналов оросительных систем (BTP-II-7-75).

102. Румянцев И.С. Страницы истории Российской гидротехники: Учебн. пособ. М.: МГУП, 1999. - 211 с.

103. Сванидзе Г.Г. Математическое моделирование гидрорлогических рядов. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 296 с.

104. Сафронов И.Н. Геоморфология Северного Кавказа и Нижнего Дона. — Ростов-на-Дону: РГУ, 1994. 305 с.

105. Сметанин В.И. Восстановление и очистка водных объектов. — М.: Колос, 2003.- 157 с.

106. СНиП 2.021.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик. М.: Госстрой СССР, 1983. - 97 с.

107. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение, наружные сооружения. — М.: Строй-издат, 1985.-134 с.

108. Справочник водохранилищ СССР. Ч. 1. Водохранилища объемом 10 млн. м3 и более. М.: Росгипроводхоз, 1988. - 323 с.

109. Справочник по водным ресурсам. Т.Х. Северный Кавказ. Л. :ЦУЕГМС, 1936.-1095 с.

110. Справочник по водному хозяйству РСФСР. Т. 2. Северо-Кавказский экономический район. М.: Росгипроводхоз, 1963.

111. Темникова Н.С. Климат Северного Кавказа и прилежащих степей. — Л.: Гидрометеоиздат, 1959. — 368 с.

112. Терско-Кумская обводнительно-оросительная система. 50 лет (19261976 гг.). Горячеводский: Ставрополькрайводхоз, 1976.

113. Топографическая карта. Ставропольский край. Масштаб 1:200000. — М.: ВТУ, 1996.-63 с.

114. Труды государственного гидрологического института. Л.: Гидрометеоиздат, 1951. - Вып. 29 (83). - 1146 с.

115. Укрупненные нормы водопотребления для орошения по природно-климатическим зонам СССР. М.: Минводхоз СССР, 1938. — 346 с.

116. Укрупненные нормы водопотребления и водоотведения для различных отраслей промышленности. М.: Стройиздат, 1982. - 590 с.

117. Укрупненные нормы водопотребления и водоотведения в животноводстве и сельских населенных пунктах с централизованными системами водоснабжения. Минск: ЦНИИКИВР, 1980. - 170 с.

118. Урванцев Г.С. По трассам искусственных рек. — М., 1987.

119. Успенский С.М. Вопросы использования природных ресурсов и охраны природы при гидроэнергетическом строительстве //Научн. тр. Гидопроекта «Вопросы охраны окружающей среды». М.: Гидропроект, 1979. — С. 30-36.

120. Уточнение схемы Генерального плана развития Право-Егорлыкской об-воднительно-оросительной системы. Пояснительная записка. — Пятигорск, 1981.-Кн. 2.-С. 1-162.

121. Учет использования вод в СССР (методические основы). — Минск: Наука и техника, 1978. — 200 с.

122. Фащевский Б.В. Экологическое обоснование допустимой степени регулирования речного стока. — Минск, 1989. — 160 с,

123. Филатов Н.Н. Динамика озер. — Л.: Гидрометеоиздат, 1983. — 166 с.

124. Шацкий П.А. Исторический очерк. /Ставропольский край (справочник). — Ставрополь, 1961.

125. Шикломанов И.А. Антропогенные изменения водности рек. — Л.: Гидрометеоиздат, 1979. — 302 с.

126. Щитов А.С. Климатическое районирование Ставропольской возвышенности //Тр. Ставропольского педагогического ин-т. — 1959. Вып. 18. - С.69-88.