Пруды и водохранилища Мордовии. Проблемы и перспективы

Пруды и водохранилища Мордовии. Проблемы и перспективы.

Саранск 2009

Введение

Актуальность исследования темы связана с тем, что искусственные водные объекты, являясь геотехнической системой и одновременно элементом культурного ландшафта, оказывает существенное воздействие на окружающую среду и хозяйственною деятельность человека. Кроме того, для Мордовии этот вопрос актуален ещё и по причине слабой его изученности.

Объектом исследований являются искусственные водные объекты Республики Мордовия.

Цель работы – геоэкологический анализ и обобщение информации по прудам и водохранилищам Мордовии, разработка по их рациональному использованию. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1) литературный анализ теоретических основ геоэкологического исследования прудов и водохранилищ;

2) Оценки пространственно-временных закономерностей размещения искусственных водных объектов в Мордовии;

3) Выделение основных типов искусственных водных объектов;

4) Оценки современного функционального назначения искусственных водных объектов в республике;

5) Характеристика геоэкологического состояния искусственных объектов и их влияние на окружающую природную среду;

6) Разработки рекомендаций по рациональному использованию прудов и водохранилищ Мордовии;

Новизна работы заключается в следующем:

1) обобщён немногочисленный фондовый материал по геоэкологическому состоянию прудов и водохранилищ Мордовии;

2) составлена картосхема « Искусственные водные объекты Мордовии »;

3) выявлены пространственно – временные закономерности размещения искусственных водных объектов в РМ;

4) разработаны рекомендации по рациональному использованию искусственных водных объектов.

Содержание

I. Теоретические основы геэкологического исследования прудов и водохранилищ

1.1 Пруды и водохранилища как геотехническая система

1.2 Классификация водохранилищ и прудов

1.3 Социально – экономическое значение прудов и водохранилищ

1.4 Воздействие водохранилищ на природную среду прилегающих ландшафтов

II. Характеристики прудов и водохранилищ Мордовии

2.1 Общее количество и динамика прудов и водохранилищ

2.2 Размещение прудов и водохранилищ по территории Мордовии

2.3 Основные типы прудов и водохранилищ

2.4 Луховское водохранилище

III. Геологические проблемы прудов и водохранилищ Мордовии

3.1 Загрязнение и засорение водоёмов

3.2 Разрушение берегов и заиление водоёмов

3.3 Изменение ландшафтов прилегающих водным объектам территории

IV. Перспективы хозяйственного использования прудов и водохранилищ

Заключение

Список используемой литературы

I . Теоретические основы геоэкологического исследования прудов и водохранилищ

1.1 Пруды и водохранилища как геотехническая система

Пруды и водохранилища относятся к геотехническим системам, которые составляют особый класс природно–технических систем. Под природно–техническими системами понимается сочетание техники и природы или природных и технических подсистем. Природно-техническая система – это любая комбинация из технического устройства и природного тела любого размера, элементы которой объединяются единством выполняемой социально-экономической функции. Представление о природно-технических системах было высказано в 1967 г. И.П. Герасимовым [3], В.С. Преображенским, Л.Ф. Кунициным [6], А.Ю.Рестюмом, К.Н. Дьяконовым [4]. Геотехнические системы выделяются из этого класса прежде всего тем, что их подсистемами выступают с одной стороны – природные геотехнических системы, с другой – технологические объекты и комплексы технологических процессов. По мнению К.Н. Дьяконова, В.С. Аношко [5], геотехническая система – это образование физико-географической размерности, у которой природные и технические части настолько тесно связаны, что функционируют в составе одного целого.

Искусственные водные объекты (ИВО) являются постоянно контролируемыми геотехническими системами. К их числу относятся водохранилища, пруды, каналы. В Республике Мордовия наиболее распространены водохранилища и пруды. Их характеристике посвящена работа. Водохранилища и пруды очень похожие объекты. Разница между ними в размерах. В разных странах приняты разные количественные критерии, отличающие водохранилища от прудов. Водохранилищами следует считать искусственно созданные долинные, котлованные и естественные озерные водоёмы с замедленным водообменом, полным объёмом более 1 млн. , уровненный режим которых постоянно регулируется (контролируется) гидротехническими сооружениями в целях накопления и последующего использования запасов вод для удовлетворения хозяйственных и социальных потребностей. Пользование водохранилищ связано не только с безвозвратным изъятием воды. Для рыбного хозяйства, рекреации, охлаждения агрегатов электростанций, поддержание гарантированных судоходных глубин в пределах водохранилища и т.п., нужна акватория и водная масса в целом, а не только полезный объём, т.е. ежегодно расходуемый запас воды. У прудов и водохранилищ нет природных аналогов. Лишь по форме чаши с ними сходны завально-запрудные озёра. Отметим наиболее важные особенности водохранилищ:

1. Водохранилища – антропогенные, управляемые человеком объекты, но они испытывают также сильнейшее воздействие природных фактов, поэтому как объекты изучения, использования и управления занимают промежуточное положение между «чисто природными» и «чисто техническими» образованиями. Это даёт право именовать их геотехническими системами;

2. Водохранилища заметно, а нередко значительно воздействуют на окружающую среду, вызывая изменения природных и хозяйственных условий на прилегающих территориях. Естественно, что наряду с заранее запланированными благоприятными последствиями возникают также и последствия негативного, неблагоприятного характера;

3. Водохранилищам свойственна особая система так называемых внутриводоемных процессов: гидрологических, гидрофизико-химических и гидробиологических;

4. Водохранилища – водоёмы, наиболее интенсивно используемые различными отраслями хозяйства. НА каждом значительном водохранилище формируется водохозяйственный комплекс (ВХК). Среди компонентов ВХК, т.е. всех отраслей хозяйства, использующих водохранилище и реку в нижнем бьефе, выделяют ВХК – отрасли, заинтересованные в создании водохранилища и финансирующие его. Остальные отрасли используют водохранилище, поскольку оно существует. Участники ВХК предъявляют различные, а подчас и противоречивые требования к режиму использования водохранилищ;

5. Для водохранилищ как природно-хозяйственных объектов характерна чрезвычайно высокая динамичность развития (эволюция). Таким образом, ИВО является специфической постоянно контролируемой человеком геотехнической системой. Для ИВО свойственны ряд особенностей, по которым они отличаются от других геотехнических систем.

1.2 Классификация водохранилищ и прудов

Более 30 тыс. водохранилищ земного шара, эксплуатируемых в настоящее время, существенно различаются между собой по параметрам. Режимным характеристикам, направлению хозяйственного использования и воздействию на окружающую среду. Поэтому необходима систематизация водохранилища – разработка частных классификаций и типизации, ряд которых охарактеризован ниже.

В основу типизации водохранилищ может быть положена прежде всего признак генезиса, указывающий на способ их образования. Естественные ёмкости, в которых аккумулируется вода, принято называть чашами водохранилищ. Используя этот признак, следует различать водохранилища в долинах рек, перегороженных плотинами, в том числе и на временных водостоках; наливные водохранилища и пруды; зарегулированные озёра; водохранилища в местах выхода грунтовых вод и карстовых районах; водохранилища и пруды прибрежных участков моря и эстуариев, отдельных от открытого моря дамбами.

Наливные водохранилища и пруды чаще всего создаются в естественных углублениях, куда по каналам подаются преимущественно избыточные паводковых воды рек. Особую группу водоёмов составляют ИВО – коллекторы сбросных вод. Водоёмы этой группы создаются ниже основных массивов орошаемых земель с целью сбора возвратных вод.

Озёра – водохранилища. Значительное число водохранилищ создано путём подпора и искусственного регулирования водообмена естественных озёр. В отдельных случаях озёра - водохранилища создаются путём подпора и объединения нескольких озёр, относящихся к

разным речным бассейнам. Озёрами-водохранилищами следует считать водохранилища, площадь которых в результате подпора увеличилась не более чем на 1/3 по сравнению с первоначальной.

Типизация водохранилищ и прудов по географическому положению .

ИВО – объекты азональные, в зависимости от потребностей хозяйства они могут быть сооружены в любой географической зоне, там, где позволяют условия рельефа и стока. ИВО совсем нет в арктическом, антарктическом и субантарктическом поясах.

Только несколько ИВО имеется в субантарктическом поясе и сравнительно немного – в экваториальном. Водохранилища и пруды эксплуатируются, строятся и проектируются главным образом в умеренных, субтропических и тропических поясах. Из азональных факторов самый существенный – рельеф. Различают ИВО равнин, предгорных и плоскогорных областей, горных областей. Водохранилища равнин характеризуются следующими основными признаками: значительной площадью зеркала и площадью затопления земель на единицу объёма и напора; небольшой максимальной (25 м ) и средней (5-9 м ) глубинами; небольшой глубиной сработки; большим изменением площади зеркала при колебаниях уровня; интенсивностью переработки берегов и подтопления земель, как правило, комплексным использованием, так как на большинстве равнинных территориях развито многоотраслевое хозяйство. Горные ИВО характеризуются сравнительно небольшой площадью акватории и небольшим затоплением земель; чаще всего большими глубинами (100 – 200 м); очень большой глубиной сработки; менее резкими изменениями площади водного зеркала при сработке; интенсивным заполнением насосами (затоплением) в связи с большой величиной твёрдого стока горных рек и обвальными деформациями берегов.

Типизации прудов и водохранилищ по конфигурации

Форма ИВО разнообразна и варьирует от узких вытянутых водоёмов до расширенных. Очертания ИВО не являются постоянными, их форма и многие морфометрические показатели непрерывно, а зачастую и резко изменяются в зависимости от колебаний уровня воды.

Имеется много предложений по типизации морфологометрического строения водохранилищ. Наиболее простой представляется типизация М.А.Фортунова [10], в соответствии, с который выделяются пойменные (русловые), долинные, озеровидные и водохранилища сложной формы.

Среди показателей, характеризующих размеры ИВО, наиболее важны объём и площадь водного зеркала, поскольку именно этим параметрам определяется в значительной степени их воздействия на окружающую среду. По озёрам водохранилищам учитывается только объём регулируемого верхнего слоя воды, а не весь объём зарегулированного озера. Приведём классификацию А. Б. Авакяна и В. А. Шарапова [2], основанную на анализе обширных материалов по водохранилищам мира (таблица 1).

Таблица 1 – Классификация водохранилищ мира по размерам

До сих пор нет и общепринятой классификации ИВО по глубине. Классификация, предложенная М.А.Фортунатовым позволяет группировать по наибольшей и средней глубинам водохранилища различных типов (таблица 2).

Таблица 2 – Классификация водохранилищ по глубине

По характеру регулирования стока различают водохранилища многолетнего, сезонного (годичного), недельного и суточного регулирования. Разработка классификаций ИВО по гидрохимическим и гидробиологическим показателям приобретает важное социальное и экологическое значение в связи с истощением и ухудшением качества природной среды.

При типизации водохранилищ по химическому составу воды, его динамики используются многочисленные классификации поверхностных вод суши: по количеству растворённых в воде минеральных веществ, по состоянию главными группами ионов, по особенностям газового режима, по количественной и качественной характеристики находящихся в органической воде веществ.

В условиях усиливающегося загрязнения водоёмов большую практическую важность приобретают классификации водохранилищ по характеру и степени воздействия поступающих в них загрязнений антропогенного происхождения. При этом может быть использован прежде всего критерий трофности и эвтрофирования. Эвтрофирование рассматривается ныне как процесс нарушения водной экосистемы; различают дистрофные, олиготрофные, мезотрофные. евтотрофные, полиевтотрофные и гиперевтрофные водохранилища; последние три класса означают соответствующее ухудшение качества вод.

И, наконец, отметим, что для водоснабженческих и рекреационных хранилищ особый интерес представляют классификации, основанные на комплексном учёте различных показателей качества воды – химические, биологические и токсические.

Выделяют шесть классов воды:

I – вода очень чистая;

II - чистая;

III , IV – незначительно загрязнённая;

V - сильно загрязнённая;

VI – очень загрязнённая;

Таким образом, на земном шаре эксплуатируется большое количество ИВО существенно различающиеся между собой по параметрам, режимными характеристиками, направлению хозяйственного использования и воздействия на окружающую среду.

1.3 Социально-экономическое значение прудов и водохранилищ

Проблема обеспечения быстро растущего населения и интенсивно развивающегося хозяйства водой для большинства стран мира становится всё более актуальной. В её решении важнейшее значение принадлежит прудам и водохранилищам, перераспределяющим сток во времени и пространстве. Большие социальные и экономические задачи решают ирригационные и энергетические водохранилища. Крупные водохранилища вместе с образующими их гидроузлами играют большую роль в совершенствование инфраструктуры районов их создание и изменений условий жизни населения.

Значение прудов и водохранилищ для водоснабжения

В индустриально развитых странах на промышленные и коммунальные нужды расходуется в десятки раз больше воды, чем в начале столетия. Удовлетворить растущие водопотребления крупных городов за счёт подземных вод и не зарегулированных поверхностных водотоков становится всё труднее, поэтому во многих странах мира оно осуществляется в основном из водохранилищ.

Развитие промышленности нередко сдерживается недостатком воды для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения: для многих производств, не имеющих обработанной системы водоснабжения. Требуется очень большие количества воды. Ещё больше воды требуется для выработки электроэнергии на атомных станциях.

Водохранилища с точки зрения возможности использования их для водоснабжения могут быть подразделены на следующие группы:

1. Водохранилища питьевого назначения. Использования их другими отраслями народного хозяйства не допускается;

2. Водохранилища, созданные в основном для водоснабжения, используемые одновременно и другими отраслями народного хозяйства;

3. Комплексные водохранилища, где один из компонентов водохозяйственного комплекса – водоснабжение;

4. Одноцелевые водохранилища. Использование их для водоснабжения не представляет возможным.

Значение ИВО для борьбы с наводнениями

На протяжении веков население, проживающее на берегах больших и малых рек во всех районах земного шара, непрерывно ведут борьбу с наводнениями, причинявшими колоссальный ущерб прибрежным районам. Наводнения вызываются разными причинами: интенсивным таянием снегов в весеннее время, сильными и продолжительными ливнями, ледяными заторами и, также разрушением дамб и плотин.

В устье рек наводнение могут быть вызваны продолжительными и сильными ветрами со стороны моря, в результате чего реки подпираются и выходят из берегов.

Известно несколько видов борьбы с наводнениями: создание регулирующих водохранилищ, обвалование приречных территорий, скрепление речного русла в целях ускорения стока подводных вод, создание в понижениях паводконакопительных водохранилищ, в которые можно отводить излишки воды в период половодья.

Важное, а иногда и решающая роль в борьбе с наводнениями принадлежит водохранилищам. Создание регулирующих водохранилищ даёт возможность на участках рек, расположенных ниже плотин, ликвидировать полностью или частично бедствия, связанные с наводнениями принадлежит водохранилищам. Создание регулирующих водохранилищ даёт возможность на участках рек, расположенных ниже плотин, ликвидировать полностью или частично бедствия, связанные с наводнениями; вовлечь в сельскохозяйственный оборот новые массивы земель и улучшить использование имеющих сельскохозяйственных угодий; снизить затраты на строительство хозяйственных сооружений в различных отраслях народного хозяйства.

Выделим следующие группы по возможностям их использования для борьбы с наводнениями:

1. Водохранилища, специально созданные для борьбы с наводнениями. Среди них

имеются и сенохранилища;

2. Комплексные водохранилища; важнейшее их назначение – борьба снаводнениями. В них предусматривается специальная резервная Ёмкость, которая заполняется в особо многоводные периоды и быстро опорожняется для принятия возможного повторного паводка;

3. Комплексные водохранилища многолетнего и сезонного регулирования, в той или иной степени влияющие на снижение паводковых расходов. К этой группе принадлежит большинство водохранилищ земного шара;

4. Водохранилища не имеющие значения для борьбы с наводнениями.

Значение ИВО для рекреации

В организации отдыха особая роль принадлежит водоемам. Занятия разнообразными видами отдыха и спорта, эстетическое воздействие живописных береговых ландшафтов. Смена впечатлений – всё это в комплексе позволяет считать водоёмы природными лечебницами. Большая часть рекреационных учреждений и почти все зоны кратковременного отдыха населения располагаются непосредственно на берегах водоёмов либо вблизи них.

По условиям использования для отдыха выделяются следующие группы водохранилищ:

1. Водохранилища, специально созданные в рекреационных целях и практически полностью доступны для всех видов отдыха;

2. Водохранилища комплексного назначения, рекреационный потенциал которых используется не в полной мере в связи с недостаточно благоприятным режимом уровней воды в период массового отдыха;

3. Водохранилища, использование которых возможно лишь для отдельных видов отдыха или на отдельных участках;

4. Одноцелевые водохранилища, рекреационное использований2 которых невозможно.

Значение ИВО для ирригации

Водохранилища и пруды оказывают как положительные, так и отрицательные влияния на сельское хозяйство, которое во многих странах мира испытывает значительные затруднения из-за недостатка воды, особенно в засушливые годы. Даже в богатых осадками экваториальных районах в определённые периоды ощущается недостаток воды. Значительное увеличение площади орошаемых земель для выращивания различных культур невозможно без обеспечения их водными ресурсами, что требует регулирование стока рек. Создание водохранилищ позволяет заметно увеличить размеры орошаемой площади за счёт более полного и рационального использования поверхностного стока, подавать воду на поля в нужном количестве в соответствии с оптимальными сроками полива, увеличить покомандные площади самотечного орошения, снизить затраты на подкачку воды при машинном орошении. Регулирование стока водохранилищами необходимо и потому. Сто потребности орошаемых земель в воде существенно изменяется в разное время года и в годы различной водности.

Водохранилища по их значению для ирригации целесообразно подразделять на следующие группы:

1. Ирригационные и комплексные водохранилища в южных засушливых странах:

а) водохранилища многолетнего и сезонного регулирования стока;

б) водохранилища, не регулирующие сток, но создаваемые в низовьях и средних течениях рек для поддержания постоянного уровня воды, обеспечивающего нормальный водозабор в ирригационные системы;

в) наливные водохранилища, создаваемые в понижениях рельефа вблизи трасс ирригационных каналов или вблизи рек в качестве резервных ёмкостей;

2. Комплексные водохранилища в районах с неустойчивым увлажнением;

3. Комплексные водохранилища, намечаемые к созданию в разных странах для переброски больших масс воды из районов с избыточным стоком в засушливые районы.

Значение водохранилищ для водного транспорта

Относительно небольшая доля речного транспорта в общем грузообороте стран объясняется сезонностью его работы, несовпадением направлений внутренних путей и грузопотоков, ограниченностью речных бассейнов как правило, малыми глубинами на не зарегулированных участках, «ступенчатостью» глубин в пределах одного и того же бассейна, наличием перекатов и порожистых участков с большими скоростями течения, неустойчивостью судовых фарватеров и другими причинами. Устранить перечисленные недостатки внутренних водных путей можно лишь по средствам строительства гидроузлов, каналов и больших водохранилищ. Для речевого транспорта важно, чтобы строительство гидроузлов начиналось в верховьях рек, это позволит увеличить судоходные глубины на наиболее мелководных их участках, как за счет создания подпора, так и путем специальных навигационных попусков в нижние бьефы.

Водохранилища служат эффективным, а иногда и единственным средством улучшения сети водных путей. Создание водохранилищ и регулирования или стока имеют для водного транспорта и неблагоприятные последствия: усиления ветра и увеличение волны, потеря времени на шлюзование, но, несмотря на это преобразования режима рек


29-04-2015, 00:43