Дружининские чтения
|
Скачать 6.12 Mb.
|
|
БАЛАНСОВЫЙ МЕТОД – СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИСКУССТВЕННОГО ВОДОЕМА С ОКРУЖАЮЩЕЙ ЕГО ПРИРОДНОЙ СРЕДОЙ (НА ПРИМЕРЕ КАМСКОГО И ВОТКИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩ) А.Б. Китаев Пермский государственный университет, Пермь Масштабы гидротехнического строительства в России и за рубежом весьма значительны. Освоение водных ресурсов рек, их рациональное и комплексное использование – одна из основных задач технических задач государства. В перспективе темпы создания водохранилищ останутся, по-видимому, достаточно высокими. Предполагается управление стоком воды в масштабах обширных регионов. Водохранилища отличаются друг от друга по размерам, морфологии, характеру регулирования, видам использования, а при каскадном зарегулировании – положением в каскаде. К настоящему времени составлены водные и тепловые балансы химических веществ, седиментационные балансы для большинства водохранилищ как в России, так и в странах ближнего зарубежья. Для ряда искусственных водоемов России отмеченные балансовые соотношения представлены не только в целом для всего водохранилища, но и применительно к его конкретным частям – морфометрическим районам и участкам. К таковым относятся и изученные нами водохранилища Камского каскада – Камское и Воткинское. Составление водных, гидрофизических и гидрохимических балансовых соотношений следует рассматривать как различные варианты, определяющие взаимоотношения водохранилища и территории, являющейся зоной его влияния (естественно, плюс водосборная площадь, где начинается формирование основных черт гидрологического режима водоема). Водохранилища, несомненно, являются природно-техническими водными системами и в силу этого несут отпечаток особенностей регулирования стока, а они, в свою очередь, – результат запроса различных отраслей хозяйства региона (страны) (прежде всего, энергетики, далее – водного транспорта, водоснабжения, орошения, борьбы с наводнениями, рекреационным и рыбохозяйственным использованием водоема и т.д.). Выполненные нами исследования касаются баланса химических веществ (минерализации и главных компонентов химического состава вод) Камского и Воткинского водохранилищ и их морфометрических районов и участков. Методика исследования баланса химических веществ морфоучастков речных долинных водохранилищ разработана автором совместно с Т.П. Девятковой [2, 3]. Уравнение баланса определено нами в виде : St = St-1 + Sн – Sк S, (1) где St-1 и St – содержание растворенных веществ в водной массе морфоучастка водохранилища в начале и конце расчетного периода (в качестве такового взят календарный месяц); Sн и Sк – принос растворенных веществ к начальному створу участка и вынос через его конечный створ; S – суммарная составляющая баланса, которая может быть как положительной, так и отрицательной. Расчет баланса по уравнению (1) сводится к определению суммарной составляющей баланса (S). Положительная величина S означает поступление минеральных веществ на участках водоема, отрицательная – удаление веществ из водных масс участка водохранилища. Абсолютное значение величины S и ее знак характеризуют общую направленность процессов. Решение баланса по минерализации или основным компонентам химического состава вод предполагает прогноз содержания растворенных веществ в водной массе водоема (участка), и конечная цель этого прогноза – расчет минерализации или главных ионов. Эта цель может быть достигнута, если все остальные члены баланса либо известны, либо могут быть надежно определены. Наибольшие затруднения вызывает расчет суммарной составляющей баланса (S). Очевидно, решению баланса в практических целях должно предшествовать определение этой величины за весь период существования водоема, ее статистический анализ и выявление ее зависимости от основных факторов формирования для каждого морфометрического участка. Последнее представляет весьма сложную задачу. Поэтому на первом этапе исследование баланса химических веществ морфоучастков водохранилища имеет целью определение величины S по фактическим значениям St, St-1, Sн и Sк. Количество минеральных веществ, поступающих к начальному створу водоема (участка) и вносимых через его конечный створ, определяется соответственно как: Sн = Qн Мн (2) Sк = Qк Мк , где Qк, Qн – расходы воды на начальном и конечном створах участка; Мн и Мк – соответствующая им минерализация; – период расчета. Методика определения среднемесячных расходов воды в замыкающих створах морфометрических участков искусственного водоема Т.П. Девятковой [1] проверена автором на Камском и Воткинском водохранилищах. Количество растворенных веществ, содержащихся в водной массе участка в начале и конце расчетного периода, определяется по следующим соотношениям: S t-1= М t-1 V t-1 , (3) St = Мt Vt , где Vt и V t-1 – объемы водной массы участка в начале и конце расчетного периода; Мt и М t-1 – средняя минерализация на участке водоема в начале и конце расчетного периода. После определения среднемесячных величин St, St-1, Sн и Sк. можно перейти непосредственно к расчету баланса минеральных веществ водохранилищ по районам и участкам согласно уравнению (1). Методика расчета баланса химических веществ по основным компонентам химического состава вод (хлоридам, сульфатам, гидрокарбонатам, кальцию, магнию и другим) аналогична методике расчета по минерализации. Содержание главных ионов на границах участков водохранилища может быть определено либо по зависимости их от важнейших гидродинамических характеристик водоема (и прежде всего от величин коэффициентов внешнего водообмена), либо по их связи с минерализацией. Предлагаемая методика исследования баланса химических веществ может быть вполне применима к речным водохранилищам долинного типа. Она позволяет произвести расчет баланса минерализации и главных ионов водоема по его морфометрическим участкам за любые, в том числе и характерные (многоводные, маловодные и средние) по водности годы, а также перейти к решению такого важнейшего вопроса, как расчет баланса химических веществ водохранилищ при смене режимов их эксплуатации и территориальном перераспределении водных ресурсов. Баланс минерализации и его главных ионов составлен по водоемам Камского каскада за длительный период (включая и характерные по водности годы): по Камскому водохранилищу с 1959 по 1987 годы, по Воткинскому – с 1964 по 1987 годы. Ограничение расчета 1987 годом произвольно (длительность может быть продлена до любого года – необходима лишь исходная информация по элементам водного баланса водоемов в целом и их уровенным режимом). Длительность выбранного периода вполне достаточна для характеристики как минерализации (или основных компонентов) исследуемых водоемов, так и основных составляющих баланса химических веществ водохранилищ по их морфоучасткам в пространственно-временном аспекте. Суммарная составляющая баланса (S) по обоим водохранилищам характеризуется весьма большой амплитудой колебаний во временном и пространственном аспектах – как в течение года, так и по длине водоемов. Так, например, на 2-м участке Камского водохранилища (Быстрая–Пожва) величина S имеет максимум +70,9· 103 т (июль), минимум – –39,0·103 т (апрель), на 6-м участке (Чермоз–Слудка) эти величины сооветственно равны +266·103 т (июль) и –225· 103 т (апрель). Однако, несмотря на различные величины S в их внутригодовом изменении можно отметить некоторые повторяющиеся для всех участков водоемов каскада явления. К концу зимы – началу весны происходит уменьшение величины S, и в апреле, то есть в начале весеннего наполнения водоемов, этот член баланса химических веществ достигает отрицательных минимальных значений почти на всех участках, после чего начинается рост до максимума в июне–августе, с последующим осенним спадом до минимума в сентябре–октябре, когда большинство участков характеризуются отрицательными значениями величин S и новым подъемом зимой. Все морфометрические участки как Камского, так и Воткинского водохранилищ характеризуются положительными значениями суммарной составляющей баланса минеральных веществ в году, то есть дополнительный приход веществ на участки водоема превышает их изъятие из водных масс. Определение годовых величин S для каждого участка водоемов каскада, а также наличие их внутригодовых изменений позволяет достаточно точно отразить наиболее загрязненные участки водоемов. Так, например, на 1-м участке Воткинского водохранилища (Пермь–Оханск), где расположен Пермско-Краснокамский промышленный комплекс, годовая величина S составляет +1434·103 т, что много больше, чем на последующих участках (имеющих заметно больший собственный объем водной массы), где она равна соответственно +162·103 т, +283·103 т, +158·103 т. Выявление участков исследуемых водоемов с наиболее неблагоприятными соотношениями баланса минерализации и конкретных компонентов химического состава вод позволяет перейти к разработке и проведению возможных мероприятий по ликвидации очагов нежелательного антропогенного воздействия на водные объекты. Одним из ключевых моментов осуществления комплекса этих мероприятий и их отправной точкой является разработка мониторинга качества воды исследуемых водоемов и, прежде всего, их наиболее загрязненных участков, а также организация и проведение экологического мониторинга как в самом водоеме, так и в зоне его влияния. Литература 1. Девяткова Т.П. К вопросу об определении среднемесячных расходов воды в водохранилищах // Анализ и прогноз метеорологических элементов и речного стока. Вопросы охраны среды. Пермь. Изд-во Перм. ун-та, 1979. С. 129–134. 2. Девяткова Т.П., Китаев А.Б. К методике расчета химического баланса водохранилищ по участкам: (на примере Камского) // Вопросы гидрометеорологии Урала и сопредельных территорий. Пермь. Изд-во Перм. ун-та, 1980. С. 24–34. 3. Девяткова Т.П., Китаев А.Б. Методика исследования баланса химических веществ долинных водохранилищ: (на примере Камского) // Гидрохим. материалы. 1988. Т. 103. С. 135-152. геоэкологические последствия сооружения и эксплуатации водохранилища колымской гэс В.Е. Глотов, Л.П. Глотова Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт ДВО РАН, Магадан Водохранилище Колымской ГЭС является крупнейшим гидротехническим сооружением на Северо-Востоке России (рис. 1). Оно возникло в 1984 г., после возведения плотины ГЭС высотой 130 м и длиной по гребню 792 м. Плотина каменно-набросная, с суглинистым противофильтрационным ядром. Для предупреждения обходной фильтрации в скальном основании плотины создана цементная завеса. Нормальный подпорный уровень (НПУ) водохранилища 450 м. Объем воды при НПУ – 14,4 км3. Уровень мертвого объема (УМО) – 438 м, объем воды при УМО – 7,8 км3. Площадь зеркала при НПУ – 443,4 км2, длина водохранилища – 148 км, средняя ширина – 3 км, средняя глубина – 33 м при максимальной – 120 м. Водосборная площадь р. Колыма по створу Колымской ГЭС – 61 500 км2.  Рис.1. Расположение Колымского водохранилища: 1 – гидропосты, в т.ч. 1 – р. Колыма–устье р. Коркодон; 2 – р. Таскан–пос. Таскан; 3 – р. Колыма–пос. Усть-Среднекан; 4 – р. Колыма–пос. Синегорье (р. Бохапча); 5 – р. Бохапча–4 км выше устья; 2 – створ будущей Усть-Среднеканской ГЭС; 3 – территориальная граница Магаданской области В настоящее время Колымская ГЭС является основным производителем электроэнергии, потребляемой в Магаданской области. За 2002 г. она выработала 2 340 млн квт.ч электроэнергии, то есть более 85% ее общего производства. В последующие годы эта величина существенно не менялась. Учитывая жизненную важность ГЭС для региона, налажен жесткий и строгий контроль за состоянием основных параметров работы плотины в целях своевременного выявления дефектов и предотвращения аварий. Предусмотрены и ведутся контрольные натурные наблюдения за предельно допустимыми ее показателями. Эти наблюдения осуществляет Управление пуско-наладочных работ "КолымаГЭСстроя". Окончательную обработку и анализ результатов, оценку надежности плотины выполняет ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. Вместе с тем мониторинг изменений в природной среде, вызываемых фактом существования водохранилища, ведется в крайне урезанном объеме и ограничивается метеорологическими и гидрологическими наблюдениями вблизи плотины ГЭС. В то же время уже заметны отдельные признаки достаточно значимых экологических преобразований как в верхнем, так и в нижнем бьефах. В нижнем бьефе это проявляется, прежде всего, в изменениях зимнего режима стока за счет регулирующего влияния водохранилища. Так, по створу "р. Колыма–пос. Усть-Среднекан", расположенному в 220 км ниже плотины ГЭС, в ненарушенных условиях за период с 1933 по 1980 гг. наиболее многоводным месяцем был июнь, что связано с весенне-летним половодьем. Среднемесячный расход составлял 3 300 м3/с. Наименее водным месяцем был апрель – со средним расходом 5,9 м3/с. После сооружения ГЭС и необходимости заполнения водохранилища, при таянии снежного покрова, наибольшей водностью стал отличаться август, когда на реке проходят летние паводки. Средние расходы в этом месяце сходны с июньскими в ненарушенных условиях. Месяцем наименьших расходов остается апрель, но величина среднего многолетнего расхода превышает160 м3/с, понижаясь до 18,8 м3/с только в маловодные годы. Изменения режима стока отражается и на термических характеристиках реки. Так, по данным Колымского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, начало ледостава на рассматриваемом посту за период 1987–2002 гг. приходится, в среднем, на 24 ноября, что на 11 дней позднее, чем до строительства ГЭС. Более поздний срок ледостава (на 5 дней) отмечен и на посту "Коркодон", в 618 км ниже плотины. Несколько увеличилась в нижнем бьефе и температура воды. Наивысшее ее среднее значение составляет 18,3°С, что на 0,9°С больше, чем в среднем за годы, предшествующие появлению водохранилища. Регулирование стока воды в зимнее время, рост ее температуры способствовали увеличению емкостных свойств и объема подрусловых и пойменных таликов. Высказываемые ранее опасения о сокращении их площадей из-за уменьшения уровня половодий оказались ошибочными, так как на функционирование таликов большее влияние оказывает оттаивание сезонно-мерзлого слоя снизу за счет подземных вод, чем оттаивание сверху при разливах талых вод. Поэтому подпитывание таликов в зимнее время водой за счет сброса из водохранилища способствует не только их сохранению, но и увеличению мощности талых водоносных отложений. Кроме того, летние паводки сохранили свои параметры и, соответственно, влияние на геокриологические обстановки. Увеличение размеров таликов сказалось на достаточно ощутимых потерях стока в зимнее время, что отчетливо проявилось в створе "р. Колыма–пос. Усть-Среднекан". Как известно, зимний сток в реках криолитозоны обеспечивается притоком воды из сезонно-талого слоя (СТС), надмерзлотных и сквозных водовыводящих таликов. В январе СТС полностью перемерзает на всей территории Северо-Востока России, поэтому в естественных условиях, при отсутствии непромерзающих, озер речной сток полностью определяется запасами воды в таликах, размеры которых достигают минимума в марте или апреле. В таблице мы привели данные [1–4] о стоке воды на постах "р. Колыма–пос. Синегорье" (или "устье р. Бохапча") и "р. Колыма–пос. Усть-Среднекан", а также на постах в приустьевых участках наиболее крупных непромерзающих рек Бохапча и Таскан, – до строительства ГЭС и в один из первых годов после строительства водохранилища (1988 г.). Таблица Средние месячные расходы воды в зимнюю межень (м3/с)
Расходы воды в 1988 г. на посту у пос. Синегорье, рядом с Колымской ГЭС, полностью контролировались сбросом воды из водохранилища. К этим расходам прибавляются воды непромерзающих рек, которые в рассматриваемом году были меньше средних за многолетний период. Тем не менее даже в этих условиях расход воды на посту у пос. Усть-Среднекан меньше ожидаемого в зимние месяцы. Есть все основания полагать, что потери стока связаны с фильтрацией воды по вновь образованным таликам. В ненарушенных условиях расчетные увеличения расходов воды вниз по течению р. Колыма соответствуют реальным, так как был дополнительный приток воды из неучтенных источников. В акватории водохранилища наиболее экологически негативным фактором может стать преобразование естественных гидрокарбонатных вод в сульфатные за счет оттаивания многолетнемерзлых пород в ложе водохранилища. С учетом глубины его и прогрева в летнее время следует ожидать формирование таликов по всей площади ниже изобаты 2 м, то есть глубже, чем толщина сезонного ледового покрытия. Увеличение минерализации подземных вод в оттаивающих отложениях связано с оттаиванием льда в коре выветривания песчано-глинистых сульфидизированных сланцев мезозойского возраста, развитых на значительной части затопленных площадей. Анализы химического состава воды, образовавшейся после оттаивания мерзлых льдистых пород, показал, что общая минерализация ее меняется в пределах от 1,2 до 4,5 г/дм3. Пробы были взяты в 2001 г. из подошвы элювиально-делювиального слоя вблизи уреза воды в водохранилище, на площади золоторудного месторождения "Ветренское" вблизи устья руч. Кварцевый. Воды сульфатно-хлоридные или сульфатные, железисто-кальциево-натриевые или кальциево-магниевые, рН от 5,5 до 8,2; содержание трехвалентного железа достигает 85 мг/дм3. До сооружения ГЭС под руслом этого ручья фиксировался надмерзлотный талик с пресными (минерализация менее 0,2 г/дм3) водами сульфатно-гидрокарбонатного магниево-кальциево-натриевого состава. За прошедшие 16 лет (к 2002 г.) в русле ручья, в 50 м выше устья, при бурении скважины вскрыта зона трещиноватости триасовых отложений в сквозном талике. Минерализация воды в этой зоне около 0,1 г/дм3, состав их сульфатный магниево-кальциевый. По мере приближения к водохранилищу минерализация возрастает до 3,94 г/дм3 при том же составе. Приведенные факты дают основания для предположения о повсеместном распространении минерализованных подземных вод в ложе гидротехнического сооружения, возможно и в придонных слоях. Следовательно, крупнейшее на Северо-Востоке России Колымское водохранилище нуждается в тщательном геоэкологическом, прежде всего, гидрогеохимическом и гидрогеологическом обследовании. В дальнейшем, при положительном решении вопроса о продолжении строительства Усть-Среднеканской ГЭС на р. Колыма необходимо учесть, что за прошедшие после проведения инженерно-геологических изысканий годы могли произойти достаточно значимые изменения мерзлотно-гидрогеологических характеристик речной долины ниже плотины Колымской ГЭС. Поэтому следует выполнить заверочные работы по определению масштабов и инженерной значимости этих изменений. Назрела необходимость в совершенствовании сети мониторинга не только состояния гидротехнических сооружений, но и водохранилища. В задачу мониторинга очень важно включить наблюдения за химизмом придонной и подземной воды в ложе водохранилища, а также за развитием фильтрации воды в сквозные талики в нижнем бьефе и, возможно, в пределах акватории. Необходимо приступить и к контролю влияния естественных процессов преобразования химического состава воды в бассейне Колымы на водные растительные и животные организмы. Литература 1. Государственный водный кадастр. Основные гидрологические характеристики (за 1971-1975 гг. и весь период наблюдений). Т. 19. Северо-Восток. – Л.: Гидрометеоиздат, 1978. – 226 с. 2. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Т. 1. Вып. 17: Бассейны Колымы и рек Магаданской области. – Л.: Гидрометеоиздат, 1985. – 429 с. 3. Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики. Т. 19. Северо-Восток. – Л.: Гидрометеоиздат, 1964. – 380 с. 4. Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики. Т. 19. Северо-Восток. – Л.: Гидрометеоиздат, 1974. – 230 с. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 |
Города Новокуйбышевска городского округа Новокуйбышевск Самарской... Формирование ууд средствами литературного чтения (технология продуктивного чтения) |
|
Обучение младших школьников технике чтения Учащиеся должны овладеть буквами алфавита, усвоить буквенно-звуковые соответствия, основные буквосочетания, правила чтения, уметь... |
 |
Обследование чтения и письма у младших школьников Минск В современных условиях увеличения потока информации постоянно возрастает роль чтения и письма как деятельности, которая воссоздает... |
|
Проект Фонда «Горбачевские чтения» Новый проект Фонда «Горбачевские чтения» обращен к тем, кто размышляет и пишет о современной России |
|
Среднего профессионального образования «минусинский медицинский техникум» В сборнике собраны и систематизированы тексты для чтения по английскомк языку имеющие медицинскую направленность. Все тексты аутентичны,... |
|
V международная научно-практическая конференция «Михаило-Архангельские чтения» «Михаило – Архангельские чтения». Сборник материалов международной научно-практической конференции, 18 ноября 2010 г. – Рыбница,... |
|
Рекомендации родителям, воспитывающих детей с овз, по коррекции нарушений письменной речи Стоит отметить, что и навыки каллиграфии у этой группы детей также требуют усовершенствования. Нарушения письма могут сопровождаться... |
|
Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное... Учебное пособие предназначено для студентов машиностроительных специальностей. Задания для чтения составлены на материале текстов,... |
|
Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное... Учебное пособие предназначено для студентов машиностроительных специальностей. Задания для чтения составлены на материале текстов,... |
|
Данный сборник является пособием для детей по отработке техники чтения... В течении учебного года все листы с рассказами вкладываются в папку, образуя книгу для дополнительного чтения под названием «Гнёздышко... |
|
Рабочая программа по коррекции нарушений чтения и письма разработана... Рабочая программа коррекционно-развивающих занятий с нарушением чтения и письма разработана для детей испытывающих трудности в усвоении... |
|
Рабочая программа по чтению и развитию речи предназначена для развития... Цель: развитие речи обучающихся через совершенствование техники чтения, понимание, осмысление и пересказ содержания художественных... |
|
Образовательная программа познавательно речевой направленности: «Профилактика... «Профилактика нарушений чтения и письма у детей старшего и подготовительного к школе возраста» |
|
Тезисы участников XXI кондратьевских чтений Москва, 19 ноября 2013... Кондратьевские чтения «Мировая экономика ближайшего будущего: откуда ждать инновационного рывка?», тезисы участников Чтений. М.:... |
|
Пояснительная записка (I полугодие) Программа коррекционного курса... Программа коррекционного курса «Профилактика нарушений чтения и письма у обучающихся второго класса с системным недоразвитием речи... |
|
Правила чтения этой книги. Как достичь всего? Штурман Своего Пути |