Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Современное экологическое состояние Волгоградского водохранилища с учетом факторов антропогенного воздействия

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Современное экологическое состояние Волгоградского водохранилища с учетом факторов антропогенного воздействия"

АВЕРКОВА Светлана Анатольевна

СОВРЕМЕННОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОЛГОГРАДСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА С УЧЕТОМ ФАКТОРОВ АНТРОПОГЕННОГО

ВОЗДЕЙСТВИЯ

Специальность 25.00.36 — геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

1 С ОЕЗ Ш

Астрахань 2012

005009784

Работа выполнена на кафедре гидротехнических и земляных сооружений Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Мусаелян Саркис Мовсесович

Официальные оппоненты: доктор географических наук,

профессор

Бухарицин Петр Иванович кандидат географических наук Крамчанинов Николай Николаевич

Ведущая организация: Нижне-Волжское бассейновое Водное

управление Федерального агентства водных ресурсов МПР РФ

Защита состоится «29» февраля 2012 года в 10.00 часов на заседай диссертационного совета ДМ 212.009.04 при Астраханском государственн университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, д. 1, ауд. 101.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Астраханско государственного университета

Автореферат разослан «27» января 2012 г.

Отзыв на автореферат (2 экземпляра, заверенных печатью) просим направлять адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, д.1, АГУ, ученому секретар диссертационного совета ДМ 212.009.04.

Факс (8512) 52-49-92,

E-mail: miolin76@mail.ru

Ученый секретарь диссертационного , совета, кандидат географических наук, доцент М.М. Иолин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Водные ресурсы - запасы поверхностных и подземных вод суши - используемые в процессе материального производства к концу XX в. стали фактором, лимитирующим развитие производительных сил во многих странах . и даже на континентах. Это связано с тем, что ряд регионов мира начали испытывать дефицит воды. Главная угроза возникновения глобального дефицита воды не в недостатке водных ресурсов (в настоящее время из мировых запасов пресных вод используется всего 6 %), а в загрязнении основных источников водоснабжения - поверхностных и подземных вод. Объем сбрасываемых в водный бассейн суши промышленных и коммунальных стоков составляет сейчас около 700 км ', а к 2015 г. достигнет громадной цифры - 2000 км\ Это почти 5 % ежегодного' речного стока земного шара (Назаров Н.Н., 2005; Мусаелян С.М., 2006).

. Такое положение . обусловило необходимость качественного и количественного сохранения водных ресурсов. Качество воды - общая проблема практически для всех регионов России. Она коснулась всех водных объектов: рек, озер, водохранилищ, морей и подземных вод. •

Река Волга крупнейшая река Европы, национальная гордость России. Около 87% русла зарегулировано каскадом водохранилищ. В бассейне 21 .крупное водохранилище, в том числе Волгоградское. Проблема обеспечения населения бассейна р. Волги питьевой водой нормативного качества и в достаточном количестве с каждым годом обостряется. В начале XXI столетия в Волгу и её притоки в загрязненном виде было отведено более 27 км’ сточных вод.(40 % всех загрязненных стоков РФ), из которых более 20 % - без какой-либо очистки (Данилов-Данильян В.М., 2006; Зайцева И.С., 2008). '' ■ ■ '

Достижения научно-технического прогресса постоянно создают преятосвглки для более полного использования вод благодаря рациональной орг^ГНизаЦии' водосберегающих технологий, включение в .хозяйственный оборот ранее не использовавшихся вод (солоноватых, соленых и 1 др.), созданию различных гидротехнических сооружений, регулирующих речной '■ Сток' для хозяйственных целей. Все большее внимание уделяется изучению многолетних и сезонных колебаний, процессам возобновления водных ресурсов, асинхронности их распределения по крупным регионам. Учет'этих особенностей'при оценке водных ресурсов позволяет более равномерно и рационально организовать их использование (Львович М. И. , 1994; Реввель П.; Реввель И., 1995; Камар И. В., 1995;. Брылев В.А., 2008 и др.). • • ■ ■ л.-.-v . .: ■■■■■ . ,

Важная роль в водохозяйственном комплексе принадлежит водохранилищам, которые обеспечивают регулирование и перераспределение во времени стока рек, гарантированное водоснабжение, защиту территорий от паводков. В последние годы обострились экологические проблемы Волгоградского водохранилища,

обусловленные как естественным развитием водоемов, так и негативным антропогенным воздействием.

Решение этих вопросов необходимо в- связи 'с Ьроблемайи рационального использование водных ресурсов, улучшения водоббесггечёния--потребителей и предотвращения вредного воздействия вод. Необходимо оптимизировать

хозяйственную деятельности в целях оздоровления экологической обстановки бассейна реки Волги.

При таких обстоятельствах возникает необходимость пересмотра главных и существенных принципов и самого механизма взаимоотношений между обществом и природой. Кроме того, возникает необходимость формирования новых приемов и подходов к хозяйственному использованию природно-ресурсного потенциала, формирования новых закономерностей природоохранного направления, обновленного хозяйственного механизма, охватываемого самые разнообразные и сложные процессы взаимодействия общества и природы. Система рыночных отношений и рыночной экономики именно сейчас должна развиваться в тесной взаимозависимости с современными методами менеджмента в рамках экологоэкономического формирования.

Рассматриваемая тема диссертации является актуальной и относится к области исследования природной среды и её изменения под влиянием хозяйственной деятельности человека: химическое загрязнение поверхностных вод, изменение климатических условий, естественного гидрологического режима рек.

Цель исследования. Оценить влияние Волгоградского водохранилища на гидрологический режим р. Волги, климатические условия акватории и прибрежной зоны, качество воды, переработку берегов. Разработать конкретные мероприятия по улучшению экологического состояния водохранилища.

Основные задачи исследования.

1. Составить водный и водохозяйственный балансы Волгоградского водохранилища;

2. Оценить экологическое состояние Волгоградского водохранилища;

3. Изучить изменения окружающей водохранилище природной среды;

4. Разработать конкретные рекомендации по предотвращению негативного

воздействия на окружающую водохранилище природную среду и мероприятия для достижения улучшения экологической обстановки в регионе. Объектом исследования является Волгоградское водохранилище. .

Предмет исследования - современное экологическое состояние

Волгоградского водохранилища и его влияние на природную среду.

Теоретическая и методологическая основа исследований базируется на идеях и трудах ведущих ученых в области географии, геоэкологии, природопользования и гидрологии: Б.Б. Богословский (1979), Н.Ф. Глазовский (2004), В.В. Горяков, О.В.Филиппов, А.В. Плякин, Д.В. Золотарев (2004), В.М. Данилов-Данильян (2006), И.С. Зайцева (2008), А.А. Зенин (1965), Л.В. Кокоулина (1975), Н.И. Коронкевич, И.С. Зайцева, Г.М. Черногаева (2003), С.М. Мусаелян (1989, 2001, 2002, 2004, 2006), Н.Н. Назаров (2005), И.А. Печеркин, В.Н. Каченов (1980), Н.В. Сапункова (1994, 1999), Б.И. Ушаков (1975), О.В. Филиппов (2000, 2004, 2009), И.А. Шикломанов (1973, 1995) и др.

Методы исследований. Геоэкологическая оценка крупных водоемов -проблема сложная, требующая междисциплинарного подхода. В работе применен комплекс взаимосвязанных и взаимодополняющих методов и приемов научного познания: статистико-вероятностный метод обобщения стоковых рядов

гидрологических данных с учетом критерия Фишера и Стьюдента, физико-

географический, исторический, сравнительно-описательный, статистический, пространственно-временной и др.

Научная новизна. Научная новизна и теоретическая значимость работы Аверковой заключается в проведении комплексного геоэкологического исследования Волгоградского водохранилища, испытывающего антропогенное воздействие на все компоненты аквального комплекса. Автором уточнены данные по всем параметрам водных ресурсов р. Волги в створе Волгоградского водохранилища; составлены водный и водохозяйственный балансы Волгоградского водохранилища; установлено современное экологическое состояние водохранилища; оценено влияние водохранилища на природную среду на территории Волгоградской области. Результаты комплексного многопланового исследования позволили предложить конкретные мероприятия по устойчивому водопользованию р. Волги и Волгоградского водохранилища.

Основные положения, выносимые на защиту:

- особенности гидрологического режима р. Волги у г. Волгограда до и после зарегулирования стока;

- водный и водохозяйственный балансы Волгоградского водохранилища;

- влияние Волгоградского водохранилища на окружающую среду;

- попуски воды из Волгоградского гидроузла и их влияние на экологические и

социально-экономические условия нижнего бьефа; -

- предложенный комплекс мероприятий по совершенствованию рационального природопользования, экологического и водохозяйственного состояния Волгоградского водохранилища.

Исходные материалы. В основу диссертационной работы положены статистические, справочные, фондовые, картографические и географические материалы о водных ресурсах реки Волги и Волгоградского водохранилища на территории Волгоградской области. А так же использованы результаты многолетнего мониторинга объектов наблюдений Гидрометеослужбы,’' НижнеВолжского бассейного водного управления МПР РФ, ФГБУ «Управление эксплуатации Волгоградского водохранилища». Причем использованы как опубликованные материалы наблюдений, так и данные отчетных и архивных ведомственных материалов. Длительность гидрологических наблюдений составляет от 30 до 127 лет. Работа выполнена в соответствии с тематическим планом научноисследовательских работ ГОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурностроительного университета.

Практическая значимость. Материалы исследования автора диссертации использованы специалистами федерального государственного учреждения «Управления эксплуатации Волгоградского водохранилища»; результаты исследования внедрены и использованы специалистами «Управления федеральной службы по надзору в сфере природопользования по Волгоградской области» (Акт внедрения, результаты исследования были использованы специалистами НижнеВолжского бассейнового водного управления в своей оперативной работе по регулированию попусков из Волгоградского водохранилища и осуществлению охраны вод от загрязнения).

Разработанные автором теоретические положения, методики и программные средства широко используются в учебном процессе на кафедре «Гидротехнические

и земляные сооружения» ВолгГАСУ при чтении лекционного курса «Экологии водного хозяйства» по специальности «290400» «Гидротехническое строительство», при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на VII Международной научнопрактической конференции студентов, аспирантов и научных работников Астраханского гос. университета 24-26 сентября 2008г.; на V Международной научно-технической конференции 23-24 апреля 2009г. в ВолгГАСУ г. Волгограда; на VII Международной научно-технической конференции 13-17 мая 2009г., ВолгГАСУ г. Волгограда; на конгрессе 11 Международного научно-промышленного форума "Великие реки - 2009" 14-17 мая 2009г. в Нижнем Новгороде; на III Всероссийской научно-технической конференции 22-23 октября 2009г., г. Волгоград

- г. Михайловка.

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 16 работ, три из них - в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объём работы. Диссертационная работа изложена на 145 страницах, включает введение, четыре главы, выводы, библиографический список, состоящий из 102 источников, в том числе тринадцать на иностранном языке.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформированы цель и задачи исследования, основные научные положения, выносимые на защиту, практическая значимость работы.

В первой главе обсуждаются результаты исследований гидрологического режима р. Волги в створе г. Волгограда до и после зарегулирования стока воды.

Анализ накопленного большого материала гидрологических наблюдений (более 127 лет) показал, что создание водохранилищ и регулирование стока коренным образом преобразует естественный гидрологический режим реки, что влечёт за собой изменения и многих других природных процессов (рис.1).

Анализ показал, что режим стока р. Волги у г. Волгограда до 1935 г. можно считать естественным, хозяйственная деятельность в бассейне была незначительной и не оказывала заметного влияния на гидрологический режим.

В работе анализируются результаты исследований по основным параметрам гидрологического режима за этот период (уровенный режим, среднегодовые и максимальные расходы весеннего половодья различной обеспеченности (рис. 2 и рис.З), характеристики половодья, определение максимального расхода и д.р.).

Согласно исследованиям И.А. Шикломанова, а также нашим, период с 1936 по 1959 гг. для режима Волги является переходным от естественного к нарушенному. За этот период снижение основных характеристик режима было незначительным и составило для: среднегодового стока 6-8 км3/год (2-3 % нормы); для объема весеннего половодья 7-8 км3/год (3-5 % нормы); для максимальных расходов воды 700 - 800 м3/с (2-2,5 % нормы). За период 1960-1970 гг. годовой сток уменьшился по сравнению с естественным режимом на 9 %, объем весеннего половодья - на 29 %, максимальный расход - на 18 %.

Шкала высот в метрах

50 100 150 200 250 300 шш

ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТА Масштаб 1:2 500 ООО (в 1 сантиметре 25 километров)

Рис. 1. Физическая карта Волгоградской области с указанием расположения Волгоградского водохранилища

Интересно отметить, что средний годовой сток Волги в замыкающем створе (г. Волгоград) за период с нарушенным гидрологическим режимом (1960-2008 гг.) увеличился на 1,7 % (табл. 1 и 2). Однако резко изменилось внутригодовое распределение стока. В естественных условиях средние месячные расходы Волги у Волгограда в меженный период регулярно снижались до 2000 м3/с. Максимальный расход, оцениваемый до зарегулирования стока в 59000 м3/с, был снижен до 34000 м3/с.

Рис. 2. Эмпирическая кривая обеспеченности среднегодовых расходов воды Волги у г. Волгограда за период естественного режима (1881 ^ 1959 гг.)

О. М‘7С 80000

60000

40000

20000

[ 1а Мметры кривой

Р ■ 3.4260 м (-■

*'*1/ і С С,- - 0.245 - 2Сг = 0 49

» 71 юл

«

\ 5 <•£> т. й * 5 «5 і Л і і і с ь ч

Обеспеченность, %

Рис. 3. Эмпирическая кривая обеспеченности максимальных расходов весеннего половодья Волги у Волгограда (1881 1959 гг.)

Данные табл. I и 2 показывают, что характеристика внутригодового распределения годового стока р. Волги весьма сильно изменилась.

Таблица 1

Сводные данные о стоке р. Волги у г. Волгограда до и после зарегулирования

Периоды Среднегодовой сток, км Половодье Максимальный расход, м /с

км3 % от годового

До зарегулирования

1880-1959 258,9 147,3 57 59000

После регулирования

1960-1977 222,9 98,1 44 27200

1978-2006 265,1 101,1 39,1 28100

Отношение периодов 1960-1977 1880-1958 0,86 0,67 0,77 0,46

Отношение периодов 1978-2006 1880-1958 1,02 0,69 0,68 0,48

После зарегулирования общая продолжительность половодного периода существенно сократилась до 50-60 дней, а в засушливые годы - до 15 дней, в крайне засушливые годы - до 7 дней (1967, 1975, 1976, 1996 гг.). ■

Таблица 2

Среднемесячные объёмы стока р. Волги у Волгограда до и после регулирования

Месяцы До зарегулирования После зарегулирования

Объем Квартальный сток Объем Квартальный сток

км % км % км % км %

I квартал 8,24 3,2 16,35 6,7

7,38 2,9 15,39 6,3

8,43 3,3 24,05 9,4 16,49 6,9 48,73 19,8

II квартал 19,40 7,4 24,26 9,9

67,45 26,3 64,06 22,0

60,68 23,6 147,21 57,3 25,67 10,4 103,99 42,3

III квартал 23,48 9,1 17,20 7,0

14,56 5,7 15,60 6,3

12,34 4,8 50,38 19,6 14,17 15,8 46,97 19,1

IV квартал 13,77 5,4 15,01 6,1

13,44 5,2 15,22 6,2

8,01 3,1 35,22 13,7 15,65 6,4 46,08 18,7

Год 256,94 100 245,77 100

Во второй главе представлены расчетные данные водного и водохозяйственного балансов Волгоградского водохранилища в современных условиях.

Уравнение водного баланса представлено в следующем виде

Уп + У&+Х- (Ус + Е) = ± Д (1)

где Уп - основной приток (по Волге); Уб - боковой приток (с частного водосбора водохранилища, заключенного между плотиной ГЭС и входным створом); X - осадки на зеркало водохранилища; Ус - сток в створе гидроузла; Е - испарение с поверхности зеркала; Н - невязка.

Приходные компоненты баланса. Основной приток в водохранилище Уп (км3) определяется по формуле

&т

'То5"’

У. =;

10* ’

где - <2о средний за расчетный период Т расход воды Волги, м3/с; Т- расчетный период, с.

Среднемноголетний сток оценивается величиной 251-254 км3 в год, сток 75 %-ной обеспеченности 223 км3/год, 95 %-ной обеспеченности - 187 км3/год.

Более существенной является внутригодовая неравномерность стока: большая часть его проходит весной (от 45 до 75 %); доля летне-осеннего периода составляет 17-30 %; зимнего периода- 8-15 % годового стока.

Боковой приток Уб определен как сумма гидрометрически учтенного стока десяти притоков, впадающих в Волгоградское водохранилище:

У го

•*6 ]09 > (3)

где £>б - средний за расчетный период Т расход бокового притока, м3/с.

В работе дается подробная характеристика гидрологического режима этих рек-притоков. Расчеты показали, что суммарный боковой приток Волгоградского водохранилища составляет около 1 % стока Волги у г. Волгограда (табл. 3).

Атмосферные осадки. Исследования показали, что количество осадков, выпадающих на зеркало водохранилища меньше, чем на сушу.

Количество атмосферных осадков в районе водохранилища убывает с севера на юг (от 450 мм до 320 мм в год). Средневзвешенное количество осадков на зеркало водохранилища определено по методу взвешенных площадей по формуле

У%®,

х = ^------ (4)

2>.

где Х\ — осадки каждой станции; со1 — площадь бассейна, тяготеющая к данной станции.

Объем выпавших на зеркало водохранилища осадков W, км3 определяется по

формуле иг = (5)

10б

где х — суммарный за расчетный период слой осадков, мм; /-о - средняя за расчетный период площадь зеркала водохранилища, км2.

Среднемноголетний объем выпавших осадков на зеркало Волгоградского водохранилища составляет 1,04 км3 (табл. 3).

Расходные компоненты баланса. Основной расходной составляющей является сток через сооружения Волгоградского гидроузла.

Суммарный расход воды через гидроузел определяется формулой

£? = <2т+ 6пл+ 0ДВ + 0ШЛ+ > (6)

где - расход воды через турбины; 0ПЛ - расход воды через водосливную плотину; Олв -расход воды через донные водосбросы; (Зшл - расход воды на шлюзование; Оф - расход воды на фильтрацию и утечки.

При пропуске воды через турбины ГЭС расход определяется по

„ _ N

формуле дт~9гщй’ (7)

ИЛИ

^ N

<8>

где N - мощность |\рбины, кВт; ц - коэффициент полезного действия гидроагрегата; К = 9,81 ц; Н - напор гидроагрегата.

Среднесуточный сток через турбины определяется по формуле

& = ^-(0',+-+ал), (9)

где 1„ - число часов работы турбины с определенной мощностью: (Л - определенные по эксплуатационным характ еристикам расходы воды.

Суточный сброс через водосливную плотину и донные водосбросы определяют по формуле

2/, = ^-(&я,',+-+а«л), (ю)

где I, - продолжительность открытия щита плотины под гребни водослива (или донного водосброса); - расход воды, протекающий через один пролет (водосброс).

Расход воды на шлюзование вычисляется по формуле

№п

е- = 8б4оо- <">

где IV- объем воды при шлюзовании; п - число шлюзов.

Расход воды на фильтрацию и утечки, по проектным данным, принимается

80,0 м7с.

Второй основной составляющей водного баланса Волгоградского водохранилища, является испарение. Объем воды, км3, испарения определяется по зависимости

(12)

Е = —г Ю6 !

где и~ испарение с поверхности водохранилища за расчетный интервал времени, мм: - средняя

площадь за интервал времени, км".

Испарение определяется по формуле Государственного Гидрологического института

(ГГИ)

Е = 0,14я(ео - е200)(1 + 0,721¥2т) > (13)

где п - продолжотельность расчетного периода, дни; е0 - максимальная упругость водного пара, Мб: еэ» - упругость водного пара на высоте 200 см, Мб; 1У?т - скорость ветра над водной поверхностью на высоте 200 см, м/с.

Средняя годовая сумма испарения с водной поверхности Волгоградского водохранилища получена: 1100 мм, наименьшая - 800 мм, наибольшая - 1370 мм.

Для среднего по водности год водный баланс Волгоградского водохранилища имеет следующую картину (табл. 3).

Таблица З

Среднемноголетний водный баланс Волгоградского водохранилища, км3

Приходные компоненты Расходные компоненты Невязка

Основной приток У„ Боковой приток Уб Осадки X Сумма Сток через ГЭС Ус Испарение Е Сумма н, абс./%

241,52 1,14 1,04 243,70 236,65 2,61 239,26 4,54/1,8

Относительная невязка водного баланса (1,8 %) вычислена как отношение величины абсолютной невязки к расходной части баланса.

Уравнение водохозяйственного баланса (ВХБ) по поверхностным водам на данном участке имеет следующий вид:

B = Hll+AW-W6-Wm±AV ^ ()4)

где В - итог водохозяйственного баланса; WB - сток, поступающий в рассматриваемый район, участок, с других районов (участков) и территорий; AW - сток, формирующийся в районе (участке); !(•'б - безвозвратное потребление поверхностных вод в районе (участке), которое определяется, в свою очередь, следующим соотношением:

^ II ~ Qr + ^Qp ~ Чпшт , (15)

где Ор - суммарный отбор речных вод в районе (участке) для нужд тех водопотребителей. которых намечается обеспечить за счет поверхностных вод, а также для подачи в другие районы (участки); ;\Qf - сокращение речною стока путем отбора подземных вод; ^„овт - промышленные, коммунально-бытовые, дренажные и другие сточные воды, которые поступают в речную сеть в районе (участке) и могут быть использованы повторно; Wm - требуемый транзитный сток (попуск) в замыкающем районе (участке): AV - накопление (-) или сработка (+) водохранилищ, расположенных в данном районе (участке).

Основной составляющей приходной части водохозяйственного баланса Волгоградского водохранилища является сток реки Волга. Анализ изменения речного стока за длительные периоды наблюдений показывает наличие циклических колебаний расходов воды по годам. Колебания стока во времени проявляются в форме последовательной смены многоводных и маловодных групп лет, причем они отличаются друг от друга как по отклонению от среднего значения стока за весь рассматриваемый период, так и по продолжительности той или иной группы лет. Эти группы образуют циклы разной продолжительности и разного размаха колебаний водности. Период времени, в течение которого наблюдается увеличение водности, называется многоводной фазой цикла (многоводным периодом), а уменьшение водности - маловодной фазой (маловодный период).

На Волге у г. Волгограда наблюдения речного стока имеются за 127 лет (с 1881 по 2008 г.). На рис. 4 показан график многолетних колебаний годового стока Волги за этот период в виде разностных интегральных кривых в относительных величинах - модульных коэффициентах.

В колебаниях стока можно выделить следующие циклы: 1890-1919 гг. (30 лет, /(Гср=1,0), 1959-1995 гг. (37 лет, tfcp=l,0), 1976-1992 гг. (17 лет, Кср =1,0). В промежутке очень длительного цикла 1929-2006гг. (77 лет) четко выделяются два менее продолжительных цикла: 1935-1952 гг.(26 лет, Кср =1,0) и 1959-1995 гг. (37 лет, Кср =1,0).

> > ' > N N \ \ \ ’ X \ V V

ГОДЫ

Рис. 4. Сокращенная интегральная кривая среднегодовых расходов воды Волги (г. Волгоград)

С учетом антропогенного воздействия на сток р. Волги у г. Волгограда рассматриваются два периода: 1881... 1959 гг.; 1960 ...2008 гг. результаты расчетов:

за первый период (79 лет) среднеарифметическое <2,=7960 м7с, Oi = 1503 м7с, С, =

0,19; для второго периода (48 лет) - 0,= 8014 м3/с, oj,= 1587 м7с, С" = 0,20; коэффициент автокорреляции г = 0.

Проверка, как по статистике Фишера, так и по критерию Стьюдента показала незначительное расхождение основных гидрологических характеристик этих двух, казалось бы, несравнимых периодов. Более того, за период со значительным нарушенным гидрологическим режимом (1960-2008 гг.) норма среднегодового стока на 2 % больше нормы за I период. Годовой сток Волги у Волгограда приведен нами в табл. 4.

Таблица 4

Значение среднегодового стока р. Волги у г. Волгограда с разной обеспеченности

(за 1881 -2008 гг.)

Ед. измерения Обеспеченность. % Много- водный год Мало- водный год

10 25 50 75 90 95 97 99

м3/с 9987 8956 7815 6800 5986 5516 5231 4708 12145 5099

км /год 315,0 282,5 241,5 214,5 188,8 174,0 165,0 148,5 383,0 160,8

Расходные части водохозяйственного баланса на: орошение - 7...8 км3/год; водоснабжение и рыбоводство - 6,0...6,5 км Угод; на дополнительное испарение с водохранилищ - 8 км7г. Современный водохозяйственный баланс р. Волги в створе Волгоградского водохранилища имеет следующий вид (табл.5).

Таблица 5

Водохозяйственный баланс (ВХБ) бассейна Волги в створе Волгоградского водохранилища, км3

Условия

Составляющее ВХБ Средне- многолетние 75 %-го стока 95 %-го стока

1. Приходная часть (поверхностные и подземные воды) 257,5 227,5 191,5

2. Расходная часть (безвозвратное водопотребление, в том

числе: водоснабжение, рыболовство, орошение, испарение с поверхности водохранилища, фильтрация) 22,1 22,1 20,6

3. Попуски из водохранилища (рыбохозяйственные, судоходные, энергетические) 225,0 205.0 195,0

4. Общие попуски водных ресурсов с безвозвратными потерями 247,1 227.1 215,6

5. Балансовое соотношение 10,4 0.4 ..... 24,1

В третьей главе представлена комплексная оценка современного экологического состояния водохранилища в прошлом и в настоящее время, влияние водохранилища на окружающую природную среду.

Основными задачами Волгоградского гидроузла являлись, по проектному замыслу, энергетическое использование водных ресурсов и улучшение судоходных условий Волги. Вместе с тем регулирование стока влияет и на другие связанные с рекой отрасли водопользования. Важнейшие из них - промышленное и коммунальное водоснабжение, рыбное и сельское хозяйство. Проектный режим работы водохранилища учитывал интересы этих потребителей. Так, весной он в значительной мере подчинен интересам рыбного и сельского хозяйства, в период навигационного периода определяется нуждами судоходства, в зимнее время -интересами энергетики. Таким образом, Волгоградское водохранилище используется комплексно. В работе дается характеристика этих отраслей хозяйств и предъявляемые ими требования к попускам через гидроузел и уровенному режиму водохранилища.

Гидрохимический режим Волгоградского водохранилища повторяет все изменения химического состава вод Куйбышевского водохранилища, но с некоторым опозданием, равным времени добегания воды от нижнего бьефа Куйбышевского гидроузла до Волгоградского водохранилища, как показано в таблице 6, то есть загрязнение вод Волгоградского водохранилища несколько больше, чем Куйбышевского. Отметим, что почти 90% поступающего в Волгоградское водохранилище стока р. Волги именно идет из Куйбышевского водохранилища.

Наши исследования показали, что качество воды Волгоградского водохранилища в прошлом (до середины 70-х годов прошлого столетия) характеризовалось сравнительно низкой минерализацией (менее 300 мг/л), большой однородностью химического состава по глубине и акватории водохранилища,

интенсивным перемешиванием и обменом водных масс. По ИЗВ качество воды оценивалось II классом, т. е. «чистые».

Таблица 6

Минерализация и химический состав воды Куйбышевского и

Место взятия проб Дата взятия проб Горизонт измерения, м pH мг/л

Саг* м? Иа'+К* нсо; ЗДГ СГ а

г. Саратов 24/УН 2007 0,5 7,6 36,5 8,3 24,8 93,4 53,5 30,3 246,8

г. Волжский (нижний бьеф ГЭС) 31/УШ 2007 0,5 7,6 37,3 9,6 25,0 93,8 58,7 34,7 247,4

Анализ накопленных данных за последние 20 лет показывает, что вода водохранилища по ИЗВ оценивается по классу IV «загрязненная». Это связано с тем, что Волгоградский гидроузел является последним в Волжско-Камском каскаде и аккумулирует все загрязнения Волги, имеет большие площади мелководий и застойных зон, с поступлением больших масс пестицидов и биогенных веществ.

На рис. 5 показана динамика (увеличение) одного из самых опасных ингредиентов загрязнения воды Волгоградского водохранилища за последние три года. Из этого рисунка видно, что загрязнение нефтепродуктами проявляет тенденцию к увеличению.

2006 = 2007 2008 ПДК

Рис.5. Средние концентрации нефтепродуктов по створу 0,5 км выше Волжской ГЭС (мг/л)

Влияние Волгоградского водохранилища на окружающую природную среду отразилось на всех элементах климата акватории и прибрежной зоны: осадки, температуру воздуха, скорость ветра, влажность воздуха. Так, в среднем за годы наблюдений на зеркало водохранилища осадков выпало на 10 % меньше, чем на сушу, скорость ветра над водохранилищем увеличилась по сравнению со скоростью над сушей в 1,2 раза, на берегах возникли ветры типа бризов: днем с водохранилища

на берег, ночью - с берега на водохранилища. Температура воздуха повысилась на

0,5 - 1,5 °С. Абсолютная влажность воздуха увеличилась на 8-10 % (табл. 7).

Таблица 7

Среднегодовые значения метеоэлементов до и после наполнения ______________________водохранилища___________________________________

Метеорологические станции Среднегодовые значения метеоэлементов

Осадки, мм Температура воздуха, °С Скорость ветра над зеркалом водохранилища, м/с Влажность воздуха, %

с 1936г по 1959г с 1960г по 2008г с 1936г по 1959г с 1960г по 2008г с 1936г по 1959г с 1960г по 2008г с1936г по 1959г с1960г по 2008г

1 Камышин 362 352 6,6 6,8 4,7 5,6 70 73

2 Волгоград, ГМО 350 342 7,2 7,7 4,8 5,7 72 75

3 Золотое 369 360 6,0 6,5 4,1 4,9 68 71

Происходит интенсивная переработка берегов. Так, на левобережных участках линейное отступление берегового уступа более 1 м в год. По ряду створов отмечаются интенсивные переработки берегов 1,5 м в год. Это происходит на участках Ровное, Колышкино, Молчановка, Левчуновка, Николаевск, Кислово, Нижний Балыклей, Пролейский, Рахинка (Рис. б).

Рис. 6. Вид береговой деформации Волгоградского водохранилища в районе города Николаевска (левый берег)

Правый берег Волгоградского водохранилища перерабатывается значительно меньше, чем левый, за исключением участков Золотое, Дубовка, Камышин и Горный Балыклей, где абразионный уступ сложен террасовыми образованиями и линейная скорость отступания берегового уступа превышает 1 м в год. (Рис. 7).

Рис. 7. Вид береговой деформации Волгоградского водохранилища в районе города Дубовка (правый берег)

При этом, рельеф правого берега характеризуется большими высотами, которые разрушаются, создавая угрозу для всей инфраструктуры берега: производственные и частные строения, дороги, в том числе и железнодорожные. За весь период наблюдений (1960 - 2008 гг) среднее отступление бровки берегов составило 200 м, из них на левом берегу - 235 м. Увеличение площади зеркала воды при НПУ составило около 95 км“, т.е. на 3,1 %. Протяженность береговой линии в начале эксплуатации (до 1972 г.) составила 1100 км, а к 2008 г. она сократилась на 150 км.

В четвертой главе рассматриваются эколого-экономические и другие мероприятия предлагаемые по улучшению экологического и водохозяйственного состояния Волгоградского водохранилища и условия их осуществления.

Экологическое состояние Волгоградского водохранилища полностью зависит от оздоровления экологической обстановки на р. Волги и её притоках, восстановления и предотвращения деградации природных комплексов Волжского бассейна. В связи с этим необходимо осуществить следующие природоохранные мероприятия:

- провести гидротехнические работы по укреплению берегов р.Волги в районе следующих населенных пунктов: Краснослободск, Ровное, Колышкино, Молчановка. Левчуновка. Николаевск, Кислово, Нижний Балыклей, Пролейский, Рахинка, Нижняя Добринка. Золотое, Дубовка, Горно-Водяное, Горный Балыклей. Выполнить строительство берегоукрепительных сооружений с применением каменной отсыпки; провести срезку уступов и планировку склона, в местах формирования отвесного абразионного уступа, для предотвращения линейного отступания берегового уступа укрепить берег травяным покровом, что значительно улучшит ситуацию (рис.8);

- возобновить постоянный мониторинг за развитием переработки берегов на закрытых постах наблюдения Золотое, Ровное, Колышкино, Штормовой Бугор, Горный Балыклей, Рахинка, Погромное, Пичуга Северный;

Золотое,

Ураков Бугор Нижний Ураков

5 км - длина берегоукрепления КаМЫШИН (V)

Штормовой Бугор (

0.3 ш- длина берегоукрепления И-домовладений АнТИПОВКа

Ровное 5.5- длина берегоукр.

к ИЛОВЭТКа 1.5 км - длина берегоукреплен

КОЛЫШКИНО 2 км- длина берегоук 77 - домовладении

маевка км- длина берегоукреп. 62 - домовладения

I БереЖНОВКа 3 км- длина

берегоукрепления Политотдельское 2 км - длина

берегоукрепления НиКОЛаевСК 1,3 ш - длина берегоукрепления

3 - домовладения ГорНЫИ БаЛЫКЛеЙ < 3 - домовладения СуВОДСКЭЯ 1 км - длина беоегоукоепления Горная ПролеИКЭ

38 * домовладений

1 ш-длина берегоук. 13- домов л. Г0рН0-В0ДЯН0е^ 0.3 км - длина берегоукрепления Оленье *

1 км - длина берегоукр. 18- домовл. ПеСКОВЭТКа 1,8 км - длина берегоукрепления Дубовка ‘

210 - домовладений

4 - домовладения ПичуГЭ-СеверНЫЙ^

3 - домовладения Суводская

Пичуга Южный "

КИСЛОВО з км - длина берегоукрепления 80 - домовладений /Быково 3 км - длина берегоукрепления Солянка з км - длина берегоукрепления 1ерХНИЙ Балыклей 1.5 км - длина берегоукрепления

,Нижний Балыклей I -9 ш - длина берегоукрепления 30 - домовладений

Степано-Разинская 1,6 км ■ длина берегоукрепления 16-домовладении

И Пролейский

к Новоникольское 1 км-длинна берегоукрепления

Рахинка - км - длина берегоукрепления

0

Волгоград

Погромное

0 Волжский

Рис. 8. Схема предлагаемых берегоукрепительных работ Волгоградского водохранилища с указанием длины берегоукрепления и количества выноса домовладений из зоны берегообрушения

- для прекращения сброса неочищенных сточных вод в водохранилище необходима полная модернизация очистных сооружений, работающих неэффективно, имеющих устаревшее оборудование на следующих производственных объектах: промышленный комплекс г. Камышина,

насчитываемый 23 крупных промышленных предприятия, наиболее известные из которых ЗАО «Камышинский стеклотарный завод», ЗАО «Газпром-Кран», ЗАО «Камышинский литейно-ферросплавный завод», ООО «Текстильная компания „Камышинский ХБК“»; промышленные предприятия г. Дубовка: заводы

I

металлоизделий, рыбный, плодоперерабатывающий, деревообрабатывающий,

1 ковроткацкая фабрика, наиболее известные из которых Дубовский завод [ металлоизделий ТОО, ОАО «Дубовская ткацкая фабрика», ОАО «Дубовский | деревообрабатывающий завод»; пищевые предприятия г. Николаевска среди которых - Николаевский комбинат кооперативной промышленности;

- Осуществлять регулярный контроль за работой земледельческих полей ' орошения (ЗПО), не допуская перелива сточных вод над проектной отметкой

поступления загрязняющих веществ в водохранилище;

- Построить в гг. Камышине, Николаевске и Дубовке канализационную сеть для отвода атмосферных вод (дождевые и талые воды, вместе с водами от полива улиц и пр.) на очистные станции;

- Устанавливать оптимальные режимы попусков через Волгоградский гидроузел, которые обеспечивали бы оптимальный уровень воды нижнего бьефа, при этом неукоснительно обеспечивать попуски воды со II квартала не менее 26 тыс.м7с в течение 12 дней (рис. 9);

I ^

Рис. 9. Гидрограф рекомендуемого весеннего специального пропуска через Волгоградский гидроузел

I

I

1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной водохозяйственной проблемой в бассейне Волги, помимо дефицита водных ресурсов, является неудовлетворительное качество воды и обусловленное этим критическое состояние экологической обстановки, особенно на Нижней Волги. Основной причиной является: загрязнение вод в результате сброса неочищенных сточных вод в водохранилище и др.

Кардинальное улучшение такого положения возможно только при полной экологизации всего производственного процесса отраслей экономики. Для этого требуется существенное изменение приоритетов и целей для всей экономики и её отраслей и комплексов. Нужен пересмотр направлений структурной инвестиционной политики, научно-технического прогресса. Необходимы и соответствующие рыночные регуляторы для этих изменений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. По результатам исследования было установлено, что гидрологический режим р. Волги до 1935 г. является естественным, период 1936... 1959 гг. -переходным от естественного к нарушенному, после 1960 г.-нарушенным.

2. Выяснено, что при почти неизменном среднегодовом расходе воды реки Волги, резко изменилось внутригодовое распределение стока. Так, до зарегулирования зимний сток Волги составлял всего 30 км3, после регулирования он увеличился вдвое и достиг 64 км', а в отдельные годы превышал 80 км’. Максимальный расход до регулирования составлял 59 ООО м’/с, после регулирования - 29 ООО м7с.

3. Составлены уточненные водный и водохозяйственный балансы Волгоградского водохранилища. Это позволило осуществить оптимальное распределение водных ресурсов водохранилища между участниками водохозяйственного комплекса, т.е. балансы являются положительными.

4. Анализ стокового ряда среднегодовых расходов воды р. Волги у г. Волгограда за более чем 125 лет показал циклический характер его. Так, период с 1910 по 1930 гг. является многоводным, с 1932 по 1940 гг. - маловодным, с 1941 по 1956 гг. - многоводным, с 1957 по 1979 гг. - маловодным, с 1980 по настоящее время - многоводным. Установлено, то ряд колебаний среднегодовых расходов р. Волги у г. Волгограда можно считать репрезентативным.

5. Анализ комплексных оценок степени загрязненности поверхностных вод Волгоградского водохранилища и проведение их классификации показал, что по качеству они относятся к IV классу «загрязненные». Превышение ПДК имеет следующую картину: медь (3,1 ПДК), марганец (1,2 ПДК), цинк (1,8 ПДК), фенолы (1,8 ПДК), аммоний (1,1 ПДК), БПК5 (1,6 ПДК).

6. Влияние водохранилища отразилось на всех элементах климата акватории и прибрежной зоны. Так, на зеркало водохранилища осадков выпало на 10% меньше, чем на сушу, скорость ветра увеличилась над водохранилищем по сравнению с сушей в 1,2 раза, на берегах возникли ветры типа бризов, температура воздуха повысилась на 0,5 -1,5 °С, абсолютная влажность воздуха увеличилась на 8 -10 %.

7. Происходит интенсивная переработка берегов. Так, на левобережных участках линейное отступление берегового уступа составляет 4-6 м/год. На правобережных - разрушение происходит по обвально-осыпному типу около 1

м/год. Среднее отступление бровки берегов составило 250 м. Увеличение площади зеркала воды при НПУ составило около 95 км2, т.е. на 3,1 %. Необходимо произвести берегоукрепительные работы с суммарной длиной крепления равной 41,2 км, с выносом 589 домовладений из зоны берегообрушения.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ И НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОТРАЖЕНЫ В НАУЧНЫХ ПУБЛИКАЦИЯХ СОИСКАТЕЛЯ:

Статьи, опубликованные в веОу/цих рецензируемых научных э/сурналах, определенных Высшей аттестационной комиссией:

1. Аверкова, С.А. Природные условия Волго-Ахтубинской поймы как основа для организации массовой рекреационной деятельности [Текст] / С.А. Аверкова // Вестн. нац. акад. туризма. - 2010. - № 1 (13). - С. 60.

2. Аверкова, С.А. Водохозяйственный комплекс и некоторые аспекты совершенствования декларации безопасности гидротехнических сооружений с учетом пропускной способности гидро\ зла [Текст] / С.А. Аверкова // Естеств. и гехн. науки. - 2011. - № 3 (53). - С. 275.

3. Аверкова, С.А. Современное жо.юшческое состояние Волгоградского водохранилища и некоторые мероприятия по его улучшению [Текст] / С.А. Аверкова// Естеств. и техн. науки. - 201 1. - .V" 5 (55). - С. 224.

Работы, опубликосаниые в о ругах изданиях:

4. Аверкова, С. А. Антропогенное во действие на водные объекты

Волгоградской области [Текст] / С.А. Аверкова. С.М. Мусаелян, С.А. Петросян /7 Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. - Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ. 2009.-Вып. 14(33).-С. 176-181. ’

5. Аверкова, С.А. Водные ресурсы Волгоградской области: проблемы

рационального использования и охраны [Текст] / С.А. Аверкова, С.М. Мусаелян. С.А. Петросян // Вестн. Волгогр. регион, жод. акад. - Волгоград: ВолГУ, 2008. -Вып. 1.-С. 106-135. .

6. Аверкова, С.А. Зарегулированность стока р. Волги и проблемы устойчивого водообеспечения Волго-Ахтубинской поймы [Текст] / С.А. Аверкова, С.М. Мусаелян, С.А. Петросян // Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Стр-во и архитектура. -Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2008. - Выи. I I (30). - С. 108-113.

7. Аверкова, С.А. Металлургическое производство и состояние окружающей среды города (на примере ЗАО ВМЗ "КРАСНЫЙ ОКТЯБРЬ") [Текст] / С.А. Аверкова., К.В. Безуглов // Интернет-вестн. ВолгГАСУ. Политем. сер. - Волгоград, 2007. - Вып. 2 (3). - Режим доступа: www.vestnik.vgasu.ru.

8. Аверкова, С.А. Перспектива применения магнитного способа обработки оборотной воды на Волгоградском металлургическом заводе «Красный Октябрь [Текст] / С.А. Аверкова // Вестн. ВолгГАСУ. Сер.: Техн. науки. - Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2006. - № 6. - С. 144-147.

Отраслевые издания и материалы конференции

9. Аверкова, С.А. Водохозяйственный баланс реки Волги у Волгоградского водохранилища [Текст] / С.А. Аверкова, С.М. Мусаелян, С.А. Петросян // Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов : материалы V Междунар. науч.-техн. конф., Волгоград, 23-24 апр. 2009 г.: [в 3 ч.]. - Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2009. - Ч. И. - С. 250-259.

10. Аверкова, С.А. Зарегулированность стока р. Волги и проблемы Волго-Ахтубинской поймы [Текст] / С.А. Аверкова, С.М. Мусаелян, С.А. Петросян // Великие реки - 2009: 11 Междунар. науч.-пром. форум. Секция № 1: Рациональное использование водных ресурсов в бассейнах великих рек: тез. выступлений, 20 мая 2009 г. - Н. Новгород, 2009. - С. 20-23.

11. Аверкова, С.А. Об экологической безопасности притоков рек Волги и Дона в пределах Волгоградской области [Текст] / С.А. Аверкова, С.М. Мусаелян, С.А. Петросян // Великие реки - 2009 : 11 Междунар. науч.-пром. форум. Секция № 1: Рациональное использование водных ресурсов в бассейнах великих рек: тез. выступлений, 20 мая 2009 г. - Н. Новгород. 2009. - С. 23-25.

12. Аверкова, С.А. О некоторых причинах аварийных ситуаций на гидротехнических сооружениях [Текст] / С.А. Аверкова, С.М. Мусаелян, С.А. Петросян // Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов : материалы V Междунар. науч.-техн. конф., Волгоград, 2324 апр. 2009 г.: [в 3 ч.]. - Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2009. - Ч. И. - С. 245-250.

13. Аверкова, С.А. О некоторых особенностях температурного режима атмосферного воздуха Волгоградской области [Текст] / С.А. Аверкова, С.М. Мусаелян, С.А. Петросян // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды : материалы VII Междунар. науч.-техн. конф., 13-17 мая 2009 г., Волгоград. -Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2009. - С. 148-150.

14. Определение максимальных расходов воды рек при проектировании гидротехнических и автодорожных водопропускных сооружений [Текст] / С.А. Аверкова [и др.] // Социально-экономические и технологические проблемы развития строительного комплекса региона. Наука. Практика. Образование: материалы 111 Всерос. науч.-техн. конф., г. Волгоград - г. Михайловка, 22-23 окт. 2009 г. -Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2009. - С. 103-112.

15. Аверкова, С.А. Современное экологическое состояние водных объектов Волгоградской области [Текст] / С.А. Аверкова, С.М. Мусаелян, С.А. Петросян // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды: материалы VII Междунар. науч.-техн. конф., 13-17 мая 2009 г., Волгоград. - Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2009.-С. 131-138.

16. Аверкова, С.А. Строительство плотин и водохранилищ и влияние их на окружающую природную [Текст] / С.А. Аверкова, С.М. Мусаелян, С.А. Петросян // Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов: материалы V Междунар. науч.-техн. конф., Волгоград, 23-24 апр. 2009 г.: [в 3 ч.]. - Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2009. -Ч. II. -С. 237-244.

Подписано в печать 25.01.12 Формат 60x84 Vi6. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Уел. печ.л. 1,0. Тираж. 100 экз. Заказ № 1011. Отпечатано в ООО КПЦ «ПолиграфКом», 414000, г.Астрахань, пл. Дж. Рида, 1.

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Аверкова, Светлана Анатольевна, Волгоград

61 12-11/99

Федеральное агентство по образованию РФ Волгоградский государственный архитектурно-строительный

университет

На правах рукописи

Аверкова Светлана Анатольевна

СОВРЕМЕННОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВОЛГОГРАДСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА С УЧЕТОМ ФАКТОРОВ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

\

Научный руководитель академик РЭА, доктор технических наук, профессор, почетный работник высшего профессионального образования

Министерства образования и науки РФ Мусаелян Саркис Мовсесович

Волгоград-2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..................................................................................4

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА Р. ВОЛГИ ДО И ПОСЛЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ СТОКА ВОДЫ......................................................................................................14

1.1. Гидрологический режим р. Волги до зарегулирования стока.........14

1.2. Гидрологический режим р. Волги после зарегулирования стока.... 25 Выводы по главе 1.........................................................................35

ГЛАВА 2. ВОДНЫЙ И ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ БАЛАНСЫ Р. ВОЛГИ В СТВОРЕ ВОЛГОГРАДСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА..........37

2.1. Водный баланс Волгоградского водохранилища..........................37

2.2. Водохозяйственный баланс.........................................................49

2.2.1. Особенности составления водохозяйственного баланса...............49

2.2.2. Приходные части водохозяйственного баланса.................................58

2.2.3. Расходные части водохозяйственного баланса.................................68

Выводы по главе 2........................................................................72

ГЛАВА 3. ВОЛГОГРАДСКОЕ ВОДОХРАНИЛИЩЕ.........................73

3.1. Попуски из водохранилища. Задачи регулирования стока. Требования основных водопользователей и водопотребителей....73

3.1.1. Параметры Волгоградского водохранилища...............................82

3.2. Экологическое состояние Волгоградского водохранилища...........85

3.2.1. Гидрохимический режим. Общие сведения...............................85

3.2.2. Гидрохимический режим Волгоградского водохранилища в прошлом.............................................................................87

3.2.3. Биогенные вещества..............................................................89

3.2.4. Органические вещества. Характеристика качества воды............90

3.2.5. Современное экологическое состояние Волгоградского водохранилища....................................................................91

3.2.6. Влияние Волгоградского водохранилища на окружающую

природную среду...................................................................99

Выводы по главе 3.............................................................113

ГЛАВА 4. МЕРОПРИЯТИЯ ПО РАЦИОНАЛЬНОМУ

ПРИРОДОПЛЬЗОВАНИЮ И УЛУЧШЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО И

ВОДОХОЗЯЙСТВЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОЛГОГРАДСКОГО

ВОДОХРАНИЛИЩА...................................................................115

Выводы по главе 4.............................................................127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................129

Общие выводы по работе.....................................................130

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК....................................135

ПРИЛОЖЕНИЕ.....................................................................145

ВВЕДЕНИЕ

Волга - крупнейшая река Европы - занимает пятое место по водным ресурсам среди Российской федерации после Енисея, Лены, Оби и Амура.

В бассейне Волги проживает около 60 млн. чел., в том числе в городах - свыше 45 млн. чел. Здесь производится одна треть промышленной и сельскохозяйственной продукции Российской федерации. Площадь сельхозугодий оценивается в 65,3 млн.га., в том числе пашни - 45,2 млн.га.; орошаемые земли занимают свыше 2 млн.га.

За последние 60 лет на Волге и Каме созданы каскады водохранилищ,

3 3

полный объем которых составляет 168 км , полезный объем - 80 км , общая площадь водного зеркала - 23060 км .

Все водохранилища Волжско-Камского каскада используются комплексно. Ведущими участниками водохозяйственного комплекса на Верхней Волге и Каме являются водоснабжение, энергетика и водный транспорт. На Средней Волге к ним добавляется ирригация, а на Каме -лесосплав. На Нижней Волге, помимо энергетики и водного транспорта участниками водохозяйственного комплекса являются рыбное и сельское хозяйство.

Волжско-Камский каскад гидроэлектростанций входит в состав Единой электроэнергетической системы Европейской части стран СНГ, вырабатывает ежегодно около 45 млрд. кВт/ч электроэнергии. Это более 20% электроэнергии, производимой на ГЭС РФ.

Крупные ГЭС каскада играют важную роль в Единой энергетической системе Европейской территории, обеспечивая частичный и аварийный резерв системы.

В результате создания гидроузлов Волжско-Камского каскада реконструкции Волго-Балтийского водного пути Волга превратилась в • глубоководную транспортную магистраль с гарантированными глубинами 3,5-4 м, по которой перевозится около 90 % всех грузов речного транспорта России.

Водохранилища в бассейне Волги обеспечивают с высокой степенью, гарантии коммунальное и промышленное водоснабжение крупнейших городских и промышленных агломераций России.

За годы эксплуатации гидроузлов на Волге и Каме сущесвенно повысилась хозяйственная освоенность территорий береговых зон водохранилищ, а также участка Волго-Ахтубинской поймы, осложнившая условия пропуска весенних половодий. Например, в 1979 и 1991 гг. при высоком половодье в нижнем бьефе Волгоградского водохранилища имело место затопление не только сельскохозяйственных угодий, но и многих промышленных и хозяйственных объектов. Водохранилища каскада оказали . большое трансформирующее влияние на половодье. Объем стока за этот период и максимумы половодья значительно уменьшились (максимальный расход сократился у г. Рыбинска на 4500, в створе Куйбышевского гидроузла - на 11500, у г. Волгограда - на 14700 м3/с).

Непрерывно увеличивается роль водохранилищ каскада для водообеспечения промышленных центров, городов, поселков и тепловых электростанций. На долю Волго-Каспийского бассейна приходится половина

улова рыбы из водоемов страны.

Вместе с тем необходимо отметить, что регулирование стока на Волге.. путем создания каскада водохранилищ привело в условиях нашей системы хозяйствования к серьезным, а иногда даже к катастрофическим ущербам для природной среды бассейна. Непосредственно отрицательное воздействие регулирующих сток водохранилищ на окружающую природную среду заключается в затоплении пойменных земель и в изменении гидрологического режима Волги. В результате создания Волжско-Камского каскада водохранилищ было затоплено 2,1 млн. га земель, в том числе сельхозугодий 1,0 млн. га, из них пашни - 0,3, сенокосов - 0,7, леса и кустарников - 0,8 млн. га. Огромное санитарное значение имели ежегодные -половодья со средними подъемами воды у г. Нижний Новгород - до 10 м, у устья Камы - 12, у Волгограда - 9 м. В застойных условиях водохранилищ

идет быстрое накопление органических и минеральных веществ, размножение водорослей и катастрофическое загрязнение вод. Сток весенних вод, „ являющийся основой естественного воспроизводства осетровых и частиковых рыб, сократился в 1,5-2 раза. За период эксплуатации объем среднемноголетнего весеннего паводка составил около 100 км , тогда как в естественных условиях он был равен 163 км3, а в маловодные годы объём половодья снизился до 60 - 70 км при минимальном естественном 93 км ..

Применительно к каскадам водохранилищ в большей степени, чем для отдельных водохранилищ, остро стоят вопросы о размерах и сроках попусков в нижние бьефы гидроузлов, размерах забора воды из верхних и нижних бьефов гидроузлов, требованиях к уровенному режиму водохранилищ и ^ нижних бьефов.

Таким образом, режим работы водохранилищ каскада затрагивает интересы многих отраслей хозяйства на огромной территории, поэтому вопросы его регулирования приобрели общегосударственное значение.

Отметим также, что наряду с бесспорно положительной ролью Волжско-Камского каскада водохранилищ в жизни и экономике бассейна Волги, они также сыграли и отрицательную - в ухудшении экологического и гидрологического состояния воды как самих водохранилищ, так и Нижней Волги. В результате этого наиболее тяжелые потери несет рыбное хозяйство:. улов рыбы сократился более чем в 10 раз.

Вода является важнейшим компонентом окружающей природной среды, возобновляемым, ограниченным, уязвимым природным ресурсом.

Обильные водные ресурсы - не повод для того, чтобы беспечно расходовать воду. Как и в случае с другими ресурсами, сбережение воды оказывается существенным фактором снижения затрат в общественном производстве. Экономия воды - это и сокращение отрицательного воздействия на биосферу.

От состояния водных ресурсов (их количества, качества и режима * водных объектов) зависит решение всех наиболее актуальных экологических,

экономических, продовольственных и энергетических проблем, стоящих перед человечеством. Любые изменения в окружающей среде влияют на водные ресурсы и, наоборот, изменения количества, режима и качества вод -один из основных факторов изменения окружающей среды.

Самый крупный водопотребитель в нашей стране - сельское хозяйство, в основном орошаемое земледелие, на долю которого приходится 60 % общего водозабора и более 80% безвозвратного водопотребления; на втором месте стоит промышленность (около 30 %), на третьем - коммунальное

хозяйство городов.

Таким образом, распределение и использование воды связано с деятельностью всех отраслей хозяйства. Эта связь все более расширяется, а водное хозяйство становится неотъемлемой частью социально-экономической инфраструктуры страны.

Вот почему вопросы рационального использования и охраны вод не только привлекают пристальное внимание ученых, инженеров, общественных деятелей и организаций, но стали предметом обсуждения правительств всех промышленно развитых стран. Эти вопросы приобрели в настоящее время огромное значение и стали одной из острейших проблем современности.

Растущее загрязнение природных вод привело к усилению напряженности водохозяйственного баланса многих стран, в том числе и густонаселенной территории Российской Федерации.

Сложность водной проблемы заключается не только в обеспечении необходимого количества воды для нормального существования и развития человеческого общества. Острота ее, скорее всего, связана с резким ухудшением качества ресурсов поверхностных вод. Главная угроза возникновения глобального водного голода не в нехватке водных ресурсов (в настоящее время из мировых запасов пресных вод используется всего 6 %), а в загрязнении основных источников водоснабжения - поверхностных и подземных вод. Объем сбрасываемых в водный бассейн суши

промышленных и коммунальных стоков составляет сейчас около 700 км , а к

л

2015 г. достигнет громадной цифры - 2000 км . Это почти 5 % ежегодного речного стока земного шара.

Водным ресурсам уже сейчас нанесен труднопоправимый ущерб. Технологическая революция, воздействие которой на водные ресурсы трудно оценить, может довести их до такого состояния, когда начнутся необратимые процессы, сопровождающиеся экологической катастрофой. Это будет сопоставимо с последствиями термоядерного конфликта.

За последние 30-40 лет в сточные каналы превратились реки Рейн, Сена, Темза, Тибр, Миссисипи, Огайо, оз. Эри. В угрожающем положении оказались Волга, Терек, Дон, Амур, Днепр, ряд озер России.

Основными загрязнителями водных объектов являются химическая и нефтехимическая, лесная, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная подотрасли промышленности, коммунальное и сельское хозяйство, территории городов. Из всех стоков загрязненных вод очищается где-то около 10-15 %.

Не проще обстоит дело и в нашей области. Так, в 2008 г. общий забор

о

воды из природных водных объектов составил 1447 млн. м , в том числе из поверхностных водных объектов - 1333 млн. м3 (около 90 %). В том же году было сброшено сточных вод 333 млн. м3 (около 23 % забранного объема воды), в том числе в поверхностные водные объекты 214,5 млн. м (64%

л

сточных вод), из них нормативно очищенных всего 13,2 млн. м (6,4 % объема всех сточных вод).

В начале XXI столетия в Волгу и ее притоки в загрязненном виде было отведено более 13 км3 сточных вод (40 % всех загрязненных стоков РФ), из которых более 20 % - без какой-либо очистки. В это же время в загрязненном

3 3

виде сброшено в Нижнем Новгороде 410 млн.м , в Казани - 185 млн.м , в

1 3

Волгограде - 160 млн.м , Ярославле - 145 млн.м , Иванове - 125 млн.м , Ульяновске — 85 млн.м .

Качество воды - общая проблема практически для всех регионов России. Она коснулась всех водных объектов: рек, озер, водохранилищ, морей и подземных вод. Лишь в отдельных высокогорных и северных районах России и стран ближнего зарубежья качество воды отвечает принятым нормам.

Будущее водных ресурсов требует, чтобы основное направление по их охране заключалось не только в борьбе с последствиями загрязнения, но и в постоянном применении более рационального и более эффективного принципа - борьба с причинами этого неблагоприятного процесса, т.е. решение проблемы охраны должно осуществляться профилактически. Рациональное использование водных ресурсов включает в себя ограничение темпов развития водоемких отраслей народного хозяйства в дефицитных по водным ресурсам районах, мероприятия по сокращению потребности воды в промышленности и сельском хозяйстве, охрану водных ресурсов от

загрязнения и истощения.

Проблема рационального водопользования и охраны вод остро стоит и перед Волгоградской областью, которая крайне бедна водными ресурсами. Особенно болезненна проблема малых рек, так как они наиболее подвержены влиянию хозяйственной деятельности. Чистота и полноводность средних и больших рек зависит от состояния малых рек.

XX век ознаменовался глобальными изменениями в общественной, политической и экономической сферах, которые отрицательно отразились на состоянии окружающей среды, в том числе и состояние водных объектов. Природная компонента подобных изменений связанно с увеличением парниковых газов в атмосфере, и, в связи с этим, повышением температуры

приземного слоя атмосферы.

Научные исследования известных ученых, таких как чл. корр. РАН В.М. Данилов-Даниелян, Н.Ф. Глиге, Н.И. Коронкевич, И.А. Шикламанов, O.A. Спенглер, А.Б. Авакян, С.М. Мусаелян и др. показывают, что важнейшим стратегическим ресурсом XXI в. станет вода. Это положение

нашло отражение в резолюции ассамблеи Интерпарламента в 1998 г. По мнению многих авторитетных специалистов в ближайшем будущем стоимость объема питьевой воды будет выше стоимости аналогичного объема нефти. Контроль над эксплуатацией водных объектов может быть причиной межгосударственных военных конфликтов. Не исключено прекращение действия существующих норм международного права в сфере регулирования водных проблем. Многие из них игнорируются водопользователями в бассейнах международных рек. Государство стремиться контролировать и максимально использовать водные ресурсы, формирующиеся на собственной территории.

В наше время понятие «экология» прочно укоренилось в массовом сознании. Примеры: экологизация промышленности, экологическая политика, экологическое мировоззрение.

Что вызвало кризис, который в последнее время стали называть экологическим, почему он происходил и развивался в конце XX в.? Он имеет две основные причины: рост народонаселения и научно-техническая революция. Еще в начале XX в. на Земле насчитывалось около 1 млрд. человек, а к концу XX в. это число увеличилось в 6 раз (всего лишь за одно столетие!). Многие экологи считают, что 1-1,5 млрд. - это предельно допустимое число разумных существ на Земле, для того чтобы ее природные ресурсы не истощались, а природа восполняла ущерб от техногенной деятельности естественным путем. Научно-техническая революция вызвала к жизни неведомые и невероятные силы: авиационный и автомобильный транспорт, ядерную энергетику, химическую индустрию и т.д., которые способствовали исчерпанию природных ресурсов, из-за них потребление материалов и энергии в XX в. возрастало невероятными темпами, опережая даже рост населения. Так, потребление энергии возросло в 10 раз, а материалов - в 9 раз. Чем "богаче страна, тем больше природных ресурсов она потребляет. США, например, при численности населения в несколько процентов от мирового, потребляет до 40% мировых природных ресурсов.

При таких обстоятельствах возникает необходимость пересмотра главных и существенных принципов и самого механизма взаимоотношений между обществом и природой. Кроме того, возникает необходимость формирования новых приемов и подходов к хозяйственному природно-ресурсного потенциала, формирования новых закономерностей природоохранного направления, обновленного хозяйственного механизма, охватываемого самые разнообразные и сложные процессы взаимодействия общества и природы. Система рыночных отношений и рыночной экономики именно сейчас должна развиваться в тесной взаимозависимости с современными методами менеджмента в рамках эколого-экономического формирования.

Актуальность