Реферат: Проблемы управления экологической ситуацией на горных территориях

Примечание: НПУ* - нормальный подпорный уровень. УМО* - уровень мертвого объема.

А в этой таблице - ирригационных водохранилищ.

Влияние водохранилищ горных районов на природную среду.

Чаши водохранилищ на крупных и малых реках стали неотъемлемой частью ландшафта хозяйственно освоенных территорий и отражают вмешательство человека в существовавшую тысячелетиями природную обстановку. С их созданием меняются гидрологический режим водотоков, микроклимат прилегающей зоны, рельеф местности, среда обитания животных и др., а также инфраструктура территории. Это связано с тем, что водохранилища как «звенья» процесса стока являются образованиями азональными, несвойственными тем природным условиям, в которых они создаются. Последствия создания водохранилищ многообразны, а их взаимодействия с окружающей средой имеют различные пространственные масштабы.

Ландшафтные изменения в наибольшей степени проявляются в нижней части водохранилища, где подпор, масса воды и ширина зеркала достигают наибольших величин, и в наименьшей степени - в зоне выклинивания подпора, где изменения менее значительны или вообще не прослеживаются. Различия в геолого-литологическом строении, высоте, крутизне, форме береговых склонов, в подводной и надводной частях, в правобережье и левобережье определяют неодинаковый характер и интенсивность переформирования и подтопления берегов. Сработка водохранилищ уменьшает их геометрические размеры, обнажает временно затопляемые участки, обычно покрытые илом и заболоченные, что вносит специфические черты в ландшафт. На водохранилищах горных районов, где объем является в основном функцией напора, а не зеркалом воды, как на равнинах, изменения площади зеркала между НПГ и УМО составляют 25 - 40% (на Токтогульском она уменьшается на 40%).

Зарегулирование стока рек водохранилищами вызывает глубокие преобразования природной среды в их нижнем течении, а также в устьевых частях рек, впадающих в водоемы. Преобразования природной среды в бассейнах рек ниже водохранилищ выражены достаточно индивидуально для каждой реки и зависят, прежде всего, от физико-географических условий, режима регулирования (многолетний или сезонный) и характера использования зарегулированного стока.

Влияние водохранилищ на режим горных рек.

Водохранилища регулируют сток, изменяют его распределение внутри года и по сезонам в нужном для хозяйственных целей режиме. Значительное влияние они оказывают на режим, характер твердого стока рек, а также на увеличение безвозвратных потерь в виде испарения с поверхности водохранилища, величина которого в условиях аридного климата довольно существенна.

Так, со строительством водохранилищ на составляющих р. Сыр-Дарьи - реках Нарын и Кара-Дарья (Токтогульского и Андижанского соответственно) - твердый сток р. Сыр-Дарьи уменьшился в 10 раз, а осаждение наносов в чаше Токтогульского водохранилища привело к их уменьшению (даже в паводковый период) ниже водохранилища - в 30 раз. Если до 1974 г. (до завершения строительства водохранилища) в нижнем течении р. Нарын расход наносов доходил до 2200 кг/с, то с его созданием он снизился до 70 кг/с.

В результате отстойных явлений в чаше Токтогульского водохранилища происходит значительное осветление воды. Так, если на входе в водохранилище средняя годовая мутность составляет 1500 г/м³, то ниже водохранилища (за этот же период) - 57 г/м³, т е. уменьшается в 27 раз.

Водохранилища являются гигантскими отстойниками, задерживая значительную часть твердого стока реки. По данным Б.А. Корнилова, в нижний бьеф гидроузлов сбрасывается не более 4 - 10% от всех поступающих наносов, значит, 90 - 96% остается в ложе водохранилища, что приводит к его заилению. Исследования показывают, что ежегодные потери объема в результате заиления составляют от 14% до 0,02%. Наибольший процент соответствует горным водохранилищам. Проблема заиления водохранилищ нашего региона, как и процессы переформирования берегов, недостаточно изучены и требуют проведения комплексных исследований.

Влияние водохранилища на сейсмическую активность района.

Влияние водохранилища на сейсмическую активность, связанную с упругим прогибанием земной коры под ним, на территории Кыргызстана пока недостаточно изучено.

По данным А.А. Никонова, на крупных водохранилищах России (Красноярское и Братское) скорость движения земной коры составляет 7 - 10 мм/г. Величина прогибания ложа прямо пропорциональна удельной нагрузке воды на единицу площади дна. На водохранилищах с напором в сотни метров (Ингурское - 410, Нурекское - 273, Саяно-Шушенское - 212, Токтогульское - 180 м.) поверхность земли прогибается на 20-25 см. Влияние прогибания земной коры на подъем грунтовых вод как следствие заболачивания почв наблюдалось только на крупных равнинных водохранилищах с исходным неглубоким залеганием грунтовых вод.

По данным, полученным Н.И. Николаевым, локальные землетрясения, возникающие при заполнении водохранилища, имеют незначительные магнитуды - менее 2 - 2,5, реже проявляются толчки с магнитудой 3,5 - 5,0 и совсем редко 6 - 6,5, и только в 3-х случаях наблюдались разрушительные последствия: в районе водохранилищ Кремаста (Греция), Койна (Индия) и Карнба - в Африке. В основном же землетрясения поверхностные, с очагами на глубинах менее 6 км, но отмечались и на глубине 10 км. Эпицентры располагаются, в основном, на расстоянии не более 10 - 15 км. Анализ данных показал, что сейсмическая активность возрастает при достижении напора 100 м. и более. Выявлена взаимосвязь сейсмической активности с площадью и объемом воды в водохранилище.

В районе Токтогульского водохранилища исследования, проведенные Институтом сейсмологии НАН КР совместно с американскими учеными в 1981 - 1982 гг., показали наличие связи между объемом водохранилища и сейсмичностью района.

Текущие наблюдения за возбужденной сейсмичностью и данные прошлых лет показали следующее.

После 1977 г. (при достижении уровня в водохранилище Н=100 м.) началась сейсмическая активность, выраженная в увеличении числа слабых землетрясений в непосредственной близости от плотины на глубине до 5 км.

В 1979 - 1980 гг., после наполнения водохранилища до полного объема количество слабых землетрясений резко увеличилось, эпицентры распределились по площади более равномерно, и увеличилась их глубина до 8 км. Вскоре сейсмоактивность стабилизировалась, приблизилась к многолетним средним значениям и сохранялась до 1988 г.

Анализ данных наблюдений за сейсмической активностью, проведенный Институтом сейсмологии, показал наличие зависимости скорости изменения уровня воды в водохранилище с сейсмической активностью слабых землетрясений, которая имеет нелинейный характер и связана с другими влияющими факторами: дополнительной нагрузкой, наличием тектонических разрывов, обводнением, изменением порового давления и т.п.

Возбужденная сейсмичность появилась на определенном локальном участке, с удалением от плотины на 17 - 20 км, в пределах верхнего слоя земной коры (1 - 8 км.), и проявляется при достижении уровня воды в водохранилище - Н>100 м. Число сильных землетрясений с М>2,0 (К>8) осталось примерно одним и тем же, близким к средним многолетним данным.

Изменение термического режима реки.

Безусловно, строительство водохранилищ влияет на термический режим рек. Так, изменения температуры воды р. Нарын под влиянием Токтогульского водохранилища оценивается в среднем на 5,70 - с повышением на 5,50 в осенне-зимний и понижением на 5,90 в весенне-летний периоды. Это обуславливается тем, что осенью из водохранилища в нижний бьеф поступает более теплая, а весной, в связи с медленным прогревом большой массы воды в водохранилище, более холодная вода, чем в естественных условиях. Прогрев нижнего бьефа весной и охлаждение осенью отстают от естественных условий на 15 - 20 дней, а годовая амплитуда колебаний температуры уменьшается. По мере удаления от плотины гидроузла разница температур в естественных и зарегулированных условиях постепенно сглаживается.

Влияние Токтогульского водохранилища на химический состав воды р. Нарын.

Рассматривая вопрос об изменениях состава воды р. Нарын под влиянием Нижне-Нарынского каскада ГЭС, прежде всего необходимо оценить гидрогеохимическую обстановку до его строительства и после, т.е. оценить уровень стабильности регионального гидрогеохимического фона. Для этой цели взяты данные анализов Кыргызгидромета по гидрометрическому посту вблизи г. Нарын, непрерывно действующему более полувека, расположенному вне антропогенного влияния, из которых видно, что состав воды меняется, но изменения не строго функциональны.

Оценка влияния водохранилища и всего каскада Нижне-Нарынских ГЭС на качество воды в р. Нарын показала, что оно многофакторное и ведущими среди факторов являются микробиологические и гидрогеохимические процессы в чаше водохранилища, исходный состав воды, состав и количество приточных вод, режим работы ГЭС и др.

Приток в Токтогульское водохранилище обеспечивается рядом постоянных водотоков, дающих более 98% суммарного притока, на остальные небольшие ручьи и речки приходится около 2%.

Гидрологическая характеристика рек, впадающих в Токтогульское водохранилище.

Более 85% притока в водохранилище обеспечивает река Нарын, следовательно, и доля привноса солей и других компонентов остается ведущей и наибольшей за этой рекой. По многим показателям состав и минерализация нарынской воды выше, чем в других притоках.

Несколько иная картина распределения в воде биогенных компонентов, загрязняющих и других веществ. Здесь приоритет принадлежит притокам Кетмень-Тюбинской (Токтогульской) впадины, особенно по фосфору минеральному и нефтепродуктам, которые в воде р. Нарын практически отсутствуют, т.е. она является чистой, тогда как в других водотоках, особенно в р. Узун-Ахмат, эти соединения присутствуют, хотя их количество пока не выходит за пределы ПДК.

Очевиден тот факт, что с речным притоком в Токтогульское водохранилище поступление загрязняющих веществ на данном этапе сравнительно невелико за счет относительно небольшой антропогенной нагрузки на водотоки, впадающие в водоем, а также достаточно эффективной деятельности местных экологических подразделений и служб охраны природы.

Результаты годового цикла наблюдений за составом воды в Токтогульском водохранилище, проведенные Кыргызгидрометом, показали, что общая минерализация и содержание отдельных макрокомпонентов в воде водохранилища обусловлены усредняющей ролью водоема, пополняемого притоками с различающимся исходным составом воды: в водохранилище средняя минерализация воды выше, чем в р. Узун-Ахмат, но несколько ниже, чем в р. Нарын.

Вместе с тем, степень загрязнения воды в водохранилище существенно выше, чем в воде впадающих в него рек. Это, прежде всего, связано с антропогенной нагрузкой на собственно водоем, обусловленной отсутствием или неэффективной работой очистных сооружений, бытовыми, канализационными и промышленными стоками объектов, расположенных вблизи водохранилища и даже в его водоохранной зоне, рекреационной нагрузкой в летний период, использованием водномоторного транспорта на акватории, стоками временных заправок в период восстановительных работ на трассе «Ош-Бишкек».

Таким образом, собственно водохранилище является местом сбора и накопления загрязняющих р. Нарын компонентов, которые при его отсутствии в несколько меньшей степени попадали в реку, и загрязнение выносилось вниз по течению, т.е. происходил процесс естественного самоочищения. Следовательно, наличие водохранилища создало условия не только для временной консервации речной воды, но и для интенсификации микробиологических, биохимических и физико-химических процессов самоочищения.

Для оценки влияния Нижне-Нарынского каскада водохранилищ в целом и Токтогульского в частности на изменения состава воды в р. Нарын были взяты два створа: входной в Токтогульское водохранилище - «Уч-Терек» и нижний - ниже бьефа Курпсайской плотины («Ташкумыр» - верхний»).

На участке между выбранными створами наиболее существенно снижается содержание хлор-иона, что вполне объяснимо увеличением разбавляющей роли боковой приточности р. Нарын, формирующейся на территории, бедной хлоридными соединениями и растворами. В целом же можно считать, что уже в условиях стационарного гидрологического режима Токтогульского и Курпсайского водохранилищ существенных изменений макрокомпонентного состава воды р. Нарын не произошло. Процесс переработки берегов, а также вынос из прибрежной зоны солей из толщи неогена еще не завершился, но, будучи растянутым по времени на десятилетия, он не приводит к заметному изменению состава воды. Возрастание минерализации воды в Токтогульском водохранилище за счет превышения испаряемости с поверхности воды над осадками оказалось в пределах нескольких десятков миллиметров в год, вследствие чего его можно не учитывать.

Анализ биогенных компонентов, органических и неорганических загрязняющих веществ показывает несколько иную гидрогеохимическую роль водохранилищ Нижне-Нарынского каскада.

Вода, выходящая через плотину Токтогульской ГЭС, является более чистой, чем наблюдаемая на створе «Ташкумыр - верхний», т.е., относительно очищенная в чаше водохранилища, по пути к створу она снова обогащается органическими и другими веществами антропогенного характера.

Изменения климата в зоне действия водохранилища.

Влияние горных водохранилищ аридной зоны на климат имеет те же тенденции, что и равнинные, но носит более сглаженный характер и гораздо меньшую полосу распространения влияния.

Создание Токтогульского водохранилища повлияло на микроклимат побережья. По данным МС Токтогул, расположенной в 5 км. от северного побережья Токтогульского водохранилища, на высоте 983 м, среднегодовая температура воздуха увеличилась на 2,30, а по данным МС Итагар, расположенной в 20 км, на высоте 2011 м, влияние водохранилища значительно меньше. Здесь среднегодовая температура воздуха увеличилась лишь на 0,20.

Анализ среднемесячных значений температуры воздуха, определенных за периоды до и после создания водохранилища по МС Токтогул и Итагар, показал, что произошло повышение температуры воздуха в осенне-зимнее время и последние месяцы лета. В весенний период температура воздуха понизилась, что связано с охлаждающим воздействием водохранилища. Наиболее значительное потепление произошло в зимние месяцы. В весенний период на побережье наблюдается понижение температуры.

Анализ полученных данных показывает, что наблюдается тенденция зависимости температуры воздуха от объема воды в водохранилище.

Влажность воздуха при его движении над водной поверхностью изменяется аналогично температуре воздуха: отмечается понижение относительной влажности воздуха на 2,3 -  12% в 5-ти км. от побережья, а на расстоянии 40 км. от водохранилища влияние его практически не наблюдается.

С созданием водохранилища уменьшились максимальные значения относительной влажности в среднем на 4%, и произошло его смещение на один месяц (январь). Минимальные значения относительной влажности также сместились на месяц раньше и теперь наблюдаются в августе, причем величина их уменьшилась на 4-12%. В остальные месяцы года значения относительной влажности воздуха после создания водохранилища изменились несущественно.

В котловине Токтогульского водохранилища, в десятикилометровой зоне побережья, отмечено увеличение атмосферных осадков на 5-8%. При этом наблюдается смещение максимума осадков на месяц раньше. Так, до создания водохранилища максимальное количество осадков приходилось на май месяц, а минимальное - на октябрь. После создания водохранилища максимальное количество осадков сместилось на апрель, и их количество увеличилось в среднем на 8%, а минимальное - в августе, с увеличением на 50%. В зимний же период наблюдается уменьшение осадков. Влияние водохранилища отмечается в пределах 40-километровой зоны.

С созданием водохранилища значительно изменился и ветровой режим. Сравнительный анализ данных наблюдений до создания водохранилища и после показал, что скорость ветра увеличилась в зимний период в пределах 50 - 200%, в теплый - от 5 до 21%. Направление преобладающих ветров не изменилось, так как оно определяется другими факторами, что подтверждается данными повторяемости (розой ветров), построенными до и после создания водохранилища. Наблюдается усиление ветров восточного направления. Таким образом, на основании анализа данных по изменению климатических характеристик в котловине Токтогульского водохранилища можно сделать вывод, что в горных условиях создание водохранилища не оказывает очень существенного влияния на изменение климата. Наиболее значительные изменения температуры воздуха, относительной влажности и скорости ветра наблюдаются лишь в радиусе пяти километров. Однако некоторое смягчение резко континентального климата отмечается в радиусе до 40 - 50 километров с отепляющим эффектом в холодный период и охлаждающим - в теплый. Произошло увеличение безморозного периода на 1 - 2 недели, а также некоторое повышение температуры почвы, благоприятно влияющее на сельскохозяйственное производство в районе влияния водохранилища.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20