ЭКОЛОГО-ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ОБЪЕКТЫ ВОДОПОЛЬЗОВАНИЯ (НА ПРИМЕРЕ ВОРОНЕЖСКОЙ ОБЛАСТИ)
REVIEW OF SOME ECO-HYDROLOGICAL ASPECTS OF HUMAN PRESSURE TO WATER BODIES DUE WATER USE (IN CASE OF VORONEZH OBLAST)
В.А. Дмитриева, Е.Г. Нефедова
V.A. Dmitrieva, E.G. Nefedova
Воронежский государственный университет
(Россия, 394068, г. Воронеж, ул. Хользунова, 40)
Voronezh state university
(Russia, 394068, Voronezh, Kholzunova St., 40
e-mail: verba47@list.ru; nefedovaeugenia@rambler.ru
В статье рассмотрены природные факторы формирования водных ресурсов. Выявлены особенности гидрологической и экологической трансформации водных объектов в процессе водопользования. Предложены рекомендации по устранению и смягчению неблагоприятных последствий хозяйственного использования природных вод.
The paper concerns natural factors of formation of water resources. Some ecological and hydrological changes of water bodies due water use are revealed. Ways to mitigate and eliminate negative aspects of water use have been proposed.
Воронежская область, расположенная на границе лесостепи и степи, характеризуется сложным рельефом: Среднерусская и Калачская возвышенности сочетаются здесь с Окско-Донской равниной (рис. 1) [2]. Физико-географическое положение наряду с влиянием азональных (орографических и ландшафтных) факторов обусловливают распределение по территории климатических характеристик, которые в свою очередь определяют особенности формирования водных ресурсов.
Среднегодовая температура воздуха по области в период с 1991 по 2012 гг. достигает значений 7,1-7,8°С с вариациями по территории от 6,9 до 8,2 °С. Среднегодовое количество осадков в целом убывает с северо-запада на юго-восток от 580 до 498 мм, в этом же направлении изменяется коэффициент испарения от 0,78 до 0,81 [2].
Подобное сочетание климатических и орографических особенностей обусловливает распределение водотоков, густоту речной сети, главные черты водного режима рек, формирование водных ресурсов и географические закономерности распределения водных ресурсов по территории Воронежской области.
Рисунок 1. Орография и реки Воронежской области
Густота речной сети, изменяющаяся в лесостепной зоне от 0,20 до 0,34 км/км2, а в степной зоне сокращающаяся до 0,07 км/км2, предполагает невысокую природную обеспеченность поверхностными водными ресурсами. В средний по водности год водные ресурсы местного формирования в период 1991-2013 гг. составляют 3,98 км3. В современный климатический период объем водных ресурсов примерно на 10% выше среднего значения за 75-летний единовременный период наблюдений на всех реках области, включающий 1939-2013 гг. Небольшие водные ресурсы создают напряженную удельную водообеспеченность, не позволяющую развивать водоемкие производства и сельскохозяйственное орошение земель без специального накопления воды в искусственных резервуарах.
Удельная обеспеченность речными водными ресурсами на единицу территории может достоверно характеризовать потенциал хозяйственного использования природных вод. Изменение показателя удельной водообеспеченности в целом подчиняется той же зональности, что и климатические характеристики, и закономерно уменьшается с северо-запада на юго-восток (рис. 2).
Рисунок 2. Зонирование Воронежской области по показателю удельной водообеспеченности
Наименьшую водообеспеченность имеют Кантемировский, Богучарский и Петропавловский муниципальные районы, расположенные к югу области, в степной зоне. Также очень низкие показатели удельной водообеспеченности характерны для городского округа г. Воронеж, Верхнемамонского, Каширского и Павловского муниципальных районов, расположенных в лесостепной зоне. Вместе с тем многие районы с недостаточной водообеспеченностью испытывают весьма высокую потребность в надежном снабжении водными ресурсами.
Для компенсации недостатка природных водных ресурсов в области построены многочисленные пруды и водохранилища. Стоит отметить, однако, что их наличие в малообеспеченных водой районах не всегда позволяет полностью преодолеть дефицит водных ресурсов вследствие сильной зависимости функционирования прудов от природных условий. В свою очередь, функционирование искусственных водоемов также оказывает влияние на прилегающие территории: повышает обводненность и приводит к изменению водного баланса вследствие увеличения затрат воды на испарение в теплый период года. Кроме того, фильтрация воды через ложе пруда может приводить к повышению уровня грунтовых вод, и, как следствие, к усилению подземной составляющей в питании водотоков [1]. В этом проявляется косвенное изменение гидрологического режима водных объектов в процессе водопользования.
Прямое изменение водного режима (в частности расходов и уровней) происходит вследствие забора воды из водных объектов и сброса в них сточных вод. Поскольку водоемкие отрасли экономики не получили развития в области, такие прямые воздействия, как правило, незначительны. Тем не менее, наибольшую роль в этом аспекте играют отрасли хозяйства, которые характеризуются самыми высокими объемами водопотребления. На протяжении последних десяти лет к ним относятся промышленность и жилищно-коммунальное хозяйство (рис. 3).
Рисунок 3. Отраслевая структура водопотребления в 2003–2013 гг., млн м3
Наибольшая нагрузка, обусловленная взаимным воздействием этих двух отраслей, ложится на городской округ г. Воронеж, где объемы водозабора и отводимых сточных вод на порядок превышают аналогичные показатели во всех муниципальных районах области [5]. Также велико воздействие Нововоронежской АЭС, где до 30% отбираемой для охлаждения воды из речного потока Дона не возвращается в поверхностные водные объекты.
Помимо изменения гидрологического режима водных объектов, водопользование приводит к изменению их гидрохимических параметров. Основными факторами трансформации химического состава поверхностных вод в процессе водопользования являются организованное отведение недостаточно очищенных или неочищенных сточных вод; сток возвратных вод при орошении; стоки животноводческих предприятий; рыборазведение, при котором в воду добавляется большое количество органики для подкормки [3-5].
Низкая эффективность очистки сточных вод обусловлена износом оборудования очистных сооружений или их полным отсутствием в некоторых районных центрах (пгт Анна, гг. Борисоглебск, Воронеж, Острогожск, Поворино и др.). Это приводит к поступлению в водные объекты широкого перечня загрязняющих веществ: взвешенных и органических веществ, биогенных элементов, тяжелых металлов, СПАВ, нефтепродуктов и др. Часть муниципальных районов области не канализована, а хозяйственно-бытовые сточные воды создают повышенную угрозу неорганизованного загрязнения поверхностных и подземных водных объектов [5].
Повышенную опасность неорганизованного поступления загрязняющих веществ (таких как органические вещества, биогенные элементы, тяжелые металлы и др.) в водные объекты создают также сточные воды предприятий животноводства и птицеводства и поверхностный сток с сельскохозяйственных угодий. Большие площади сельхозугодий и значительное поголовье скота сосредоточены на водосборах таких рек как Битюг, Подгорная, Богучарка, Черная Калитва, Икорец и Усмань, что создает повышенную угрозу деградации их естественного химического состава [3].
Функционирование прудов помимо гидрологических изменений приводит к трансформации химического состава малых рек, на которых они построены. При товарном рыборазведении в прудах повышается содержание азота, фосфора и органики [1], что негативно сказывается на качестве воды малых водотоков, составляющих основу речной сети Воронежской области.
Нарушения гидрохимического режима водных объектов в процессе водопользования приводят к снижению качества природных вод. В большей части створов наблюдений в последние годы качество воды остается на низком уровне или продолжает ухудшаться. Набор основных поллютантов (соединения железа и меди, органические вещества, сульфаты, нефтепродукты) в 2013 г. практически не изменился относительно предыдущих лет, что предполагает сохранение основных источников воздействия [3-5].
Повышенную нагрузку от хозяйственной деятельности испытывают Воронежское вдхр, р. Дон у гг. Воронеж, Лиски и Нововоронеж, р. Тихая Сосна у г. Острогожск, р. Битюг у пгт Анна, г. Бобров и р. Черная Калитва у г. Россошь. Качество воды последних трех створов характеризовалось в 2013 г. четвертым классом согласно удельному комбинаторному индексу загрязненности воды (УКИЗВ). В 2012 году к четвертому классу качества относились воды р. Дон у г. Нововоронеж, р. Битюг у г. Бобров, р. Черная Калитва ниже г. Россошь. То есть, в последних двух створах характер загрязнения принимает устойчивые черты. В остальных створах по области в 2012-2013 гг. качество воды характеризовалось третьим классом. Низкий уровень качества воды сохраняется уже около 15 лет, что свидетельствует об антропогенной нагрузке на водные объекты, превышающей их естественную способность к самоочищению [3, 4].
Для устранения негативных аспектов, возникающих в процессе хозяйственного использования природных вод, необходимо, прежде всего, довести уровень очистки сточных вод, отводимых с очистных сооружений до приемлемого уровня. Для этого требуется осуществлять ремонт и строительство очистных сооружений. Борьба с диффузными источниками загрязнения является более сложной, тем не менее, для улучшения ситуации следует расширить канализование населенных пунктов, внедрять технологии сбора животноводческих стоков с их дальнейшей очисткой, производить посадку защитных лесополос вдоль орошаемых угодий для задержки загрязненного стока с полей. Кроме того, необходимо уделить должное внимание развитию системы мониторинга качества природных вод для своевременного выявления источников воздействия на водные объекты и ликвидации неблагоприятных последствий. Для достижения наибольшего положительного эффекта мероприятия по смягчению негативных аспектов водопользования лучше всего проводить комплексно в едином бассейновом пространстве.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: