Экологическое обоснование подходов к нормированию регулирования режима речного стока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экологическое обоснование подходов к нормированию регулирования режима речного стока

Бадраков Н.Б.

Проблема нормирования режима речного стока возникла из-за негативных изменений, произошедших в водных и наземных экосистемах речных пойм вследствие широкомасштабного гидротехнического строительства в долинах рек. Создание водохранилищ обусловило проблему «верхнего и нижнего» бьефов - утерю пойменных экосистем вследствие заливания, подтопления, заболачивания, переформирования берегов, иссушения и засоления плодородных земель. Спрямление речных русел привело к гибели ландшафтов речных пойм и проблеме катастрофических наводнений. Изъятие воды из рек стало причиной возникновения экологических кризисов в низовьях рек и конечных водоемов [1-4].

Крайним выражением нерационального водопользования в речных бассейнах стал Аральский экологический кризис или Аральская катастрофа [5]. За 30 лет уровень моря упал на 23 м; соленость воды с 7 - 10 г/л возросла до 62 г/л; 2/3 морского дна обсохло и превратилось в пустыню. Утрачена солоноватоводная экосистема Аральского моря, деградировали водные и наземные экосистемы дельт рек Амударьи и Сырдарьи на общей площади около 3 млн. га. речной сток грунтовый вода

В мировой практике исследования в рассматриваемой области знаний осуществляются в рамках нового научного направления - экологического нормирования, формирование и развитие которого в нашей стране заметно отстает от запросов практики. Анализ отечественного и зарубежного опыта по нормированию антропогенной нагрузки на бассейны рек показал, что экологических норм, регламентирующих антропогенную нагрузку на экосистемы речных бассейнов, нет. Не разработана методология экологического нормирования.

Имеющиеся предложения по нормам и критериям антропогенной нагрузки характеризуют лишь частное влияние отдельных видов хозяйственной деятельности; комплексные критерии несовершенны. Решение ряда проблемных вопросов затруднено из-за отсутствия системы экологического мониторинга, который основывался бы на детальных и длительных стационарных исследованиях антропогенного изменения элементов природной среды.

Проблема экологического нормирования водного режима речного стока актуальна, так как антропогенные воздействия на воды речного стока продолжаются.

Экологическое нормирование рассматривается как инструмент решения противоречий человека и окружающей среды, способ управления использованием водных ресурсов с целью недопущения утраты и рационального использования многочисленных ресурсов пойм (водных, рыбных, пастбищных, сенокосных, рекреационных и другие), сохранения и поддержания видового (генетического), экосистемного и ландшафтного разнообразия [2-3; 6-8].

Среди существующих нормативов и разрабатываемых подходов к нормированию речного стока в России в настоящее время основными являются гидрологические показатели режима и качества воды, такие как:

- санитарные попуски (СП), предусматривающие расходы воды в пределах 95% обеспеченности (что в природе случается примерно 1 раз в 20 лет);

- экологический сток (ЭС) - сток незарегулированной реки, обеспечивающий воспроизводство и функционирование водных и околоводных экосистем [6-8];

- экологический попуск (ЭП) - сток зарегулированной реки, обеспечивающий воспроизводство и функционирование водных и околоводных экосистем в нижнем бьефе гидроузла;

- предельно допустимое изъятие стока (ПДИ) - максимальное количество воды, которое можно безвозвратно изъять из водного объекта, при сохранении условий воспроизводства и функционирования экосистем;

- предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ в воде (ПДК; ПДС).

Из всех упомянутых выше показателей нормирования речного стока наиболее полным и максимально информативным одновременно для водных и наземных (пойменных) экосистем теоретически может считаться лишь ПДИ.

Общий алгоритм расчета ПДИ представлен серией уравнений (1) - (3) [6-8]. При этом вводятся такие понятия и показатели, как - минимальный объем стока (сток, который был зарегистрирован за весь период наблюдений до его зарегулирования); - расходы маловодных лет (до зарегулирования); за, таким образом, предлагается принимать сток, который рассчитывается по формуле (1) и получается как разница из стока маловодных лет и абсолютного минимального его значения; - сток базового года, рассчитывается по формуле (2) как сумма стока маловодных лет и предельно допустимого изъятия; - экологический сток, предлагаем рассчитывать о формуле (3) как разницу между естественным стоком для лет различной обеспеченности и рассчитанным ПДИ:

, (1)

, (2)

. (3)

Экологический смысл каждого показателя понятен, предлагается рассчитывать не только общие годовые значения каждого из них, но и распределение в течение года через значения ежемесячных расходов. Таким образом, подобные расчеты можно выполнить для каждого створа и планировать гидрограф текущего года на основании годичного прогноза стока и среднемноголетних значений для лет разной обеспеченности.

Этот метод удобен тем, что все расчеты можно выполнить на основании существующих данных, используя гидрологические справочники (Ресурсы поверхностных вод СССР) и Гидрологические ежегодники, графики связи расходов и уровней воды, графики связи годового стока и стока половодья, таблицы годового стока рек различной обеспеченности.

Однако решение о значении ПДИ найдено лишь для водных и «прибрежноводных» экосистем и только по умолчанию считается допустимым и для пойменных (наземных) экосистем. Экспериментальной проверкой приемлемости ПДИ для наземных экосистем пока никто не занимался.

На основании большого опыта собственных исследований в различных регионах России, Западной Европы, Средней Азии и Дальнего Востока авторы данной статьи пришли к выводу, что помимо гидрологических показателей режима и качества воды при обосновании экологического нормирования антропогенной нагрузки на бассейн рек необходим поиск связей и зависимостей показателей режима речного стока с эколого-физиологическими показателями состояния не только водных и «прибрежноводных», но в большей степени пойменных (наземных) экосистем, экотонов и всего пойменного ландшафта. Основным биологическим критерием пределов допустимости регулирования режима речного стока является сохранение биологического разнообразия и биологической продуктивности на всех уровнях его организации, которое невозможно без поддержания естественной структуры и устойчивого функционирования экосистем в бассейне реки.

При разработке и планировании различных гидротехнических мероприятий необходимо принимать во внимание, что пойменные экосистемы интразональный. Это означает, что в их развитии и функционировании главным является гидрологический фактор. В естественных природных условиях гидрологический режим реки определяет режим грунтовых вод в пойме и водный режим пойменных биотопов, формирование и функционирование экосистем. Поэтому при обосновании экологического нормирования режима речного стока следует в первую очередь учитывать возможные изменения в водном режиме биотопов, а именно возникновение изменений в частоте и длительности поемного заливания, а также изменений внутригодовой и многолетней амплитуды колебания УГВ в пойме.

В то же время необходимо учитывать, что при полном зарегулировании всех участков верхнего, среднего и нижнего течения рек сохранение экосистем приустьевых и дельтовых частей рек становится абсолютно невозможным в любых природно-климатических зонах. Это характерно как для пустынных Среднеазиатских регионов с бассейнами рек Амударьи (Узбекистан) и Сырдарьи (Казахстан), где полностью исчезли естественные древесные тугайные леса.

Литература

1. Шикломанов И.А. Антропогенные изменения водности рек. - Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 302 с.

2. Новикова Н.М. Влияние развивающегося водного хозяйства на ботаническое разнообразие аридных районов Средней Азии и юга России // Водные проблемы на пороге нового тысячелетия. М.: Наука, 1999. С. 335 - 345.

3. Новикова Н.М. К проблеме нормирования в применении к водному режиму экосистем и экотонов речных пойм // Эколого-биологические проблемы бассейна Каспийского моря: Материалы VI Всерос. науч. конф. Астрахань: Изд-во Астрах. гос. ун-та, 2003. С. 228 - 230.

4. Новикова Н.М., Кузьмина Ж.В. Мониторинг ландшафтно-эколо-гических процессов в дельте Амударьи : по результатам исследований на Муйнакской международной станции // Аридные экосистемы. 2000. -Т. 6. - №13. - С. 23 - 36.

5. Novikova, N.M., Kuz'mina, J.V., Dikareva, T.V. Reservation of the tugai biocomplex diversity within the Amu-Darya and Syr-Darya river deltas in aridization conditions // Ecological research and monitoring of the Aral sea deltas. Book 2. Barcelona; Spain, 2001. P. 155 - 188.

6. Дубинина В.Г. Экологические основы использования и управления водными ресурсами южных рек России// Проблемы географии и экологии (к 90- летию проф. Д.Г.Панова). - Ростов-на-Дону, 1999. - С. 55-79.

7. Дубинина В.Г., Гаргопа Ю.М., Чебанов М.С. Методические подходы к экологическому нормированию антропогенного сокращения речного стока // Водные ресурсы. 1996. - Т. 24.- № 1. - С. 78-85.

8. Антропогенные воздействия на водные ресурсы России и сопредельных государств в конце XX столетия / Отв. ред. Коронкевич Н.И., Зайцева И.С. - М.: Наука, 2003. - 367 с.

Размещено на Allbest.ru