Водные ресурсы Свердловской области Лекция 4. Лекция 4 гидротехническое регулирование водных ресурсов водохранилища Свердловской области
 Скачать 129.72 Kb.
|
|
Нижнетуринское водохранилище сооружено в 1763 г. В 1951 – 1954 гг. по проекту ЛенТЭП произведена полная реконструкция его водосбросных сооружений и всего гидроузла. На тот момент объем водоема по проектным данным составлял 41,5, полезный – 9,5 млн м3. Площадь зеркала при НПУ – 12,4 км2, средняя глубина при НПУ – 3,3 м. То есть водохранилище мелководное, прогреваемое и подогреваемое. На Урале водохранилища с подобными морфометрическими характеристиками чаще всего являются высокоевтрофными, что сопровождается значительной зарастаемостью и интенсивным развитием фитопланктона, создающим помехи не только для водоснабжения, но и для рекреации, рыборазведения и т. д. К сожалению, о трофическом статусе водохранилища в период с XVIII по вторую половину XX вв. практически ничего неизвестно. Вода Нижнетуринского водохранилища обладает сравнительно высокой цветностью (в среднем 60 – 65°), интервалы которой изменяются в пределах 38 – 115°. Преимущественная величина рН = 6,6 – 7,2, с колебаниями от 6,1 до 8,6. Минерализация невысокая – не превышает 120 мг/дм3 в год 50 %-ной обеспеченности. Содержание легкоокисляемого органического вещества (БПК5), как правило, ниже 3, но в отдельные периоды достигает 12-13 мг/дм3. Максимальные значения ХПК – 40 мг/дм3, в среднем от 12 до 30 мг/дм3, наиболее часто встречаемая величина – 23 – 30 мг/дм3. Сравнительно большое содержание биогенных элементов (например, общего фосфора – до 0,375 мг/дм3) определяет высокую продуктивность водоема. В отдельные периоды отмечались концентрации нефтепродуктов до 40 ПДК. В некоторых точках содержание азота аммония превышает ПДК, что обычно обусловлено хозяйственной деятельностью на прибрежной части водосбора (например, напротив полей совхоза «Таежный»). Обращает на себя внимание наличие в нескольких точках довольно высоких значений концентрации нитритного азота. Кислородный режим удовлетворительный. Концентрация хлорофилла «а» составляет 2 мг/л, что характеризует водоем как высокоевтрофный. Частичное обследование акватории водохранилища, проведенное в 1986 г., показало, что на 1240 га обследованной территории произрастало 1310000 кг макрофитов. Если исходить из среднестатистических данных о донных отложений в водохранилищах Урала, то их средняя мощность в Нижнетуринском (учитывая время его функционирования) может составлять 2 – 2,5 м. Эти образования могут быть источником интенсивного вторичного загрязнения. Учитывая геологическую ситуацию на водосборе водохранилища, в некоторых слоях донных отложений может депонироваться ртуть, Анализ показал, что на разных участках водоема донные отложения содержат (% от сухого веса): меди – 0,12 – 0,45, цинка – 0,14 – 0,81, марганца – 1,5 – 3,66, хрома – 0,13 – 0,19, кадмия – 0,009 – 0,039, свинца – 0,045 – 0,108, железа – 3,7 – 5,3, органического вещества – 1,25 – 25,0, фосфора – 0,151 – 0,259, азота – 0,19 – 0,52. Следует ожидать вторичного загрязнения соединениями фосфора и азота, вызывающими вспышки «цветения» и зарастания, соединениями металлов, продуктами анаэробного распада органического вещества донных отложений (соединения аммония, сероводород, метан, азот, нефтеподобные вещества, кислоты и пр.). Обстановку усугубляет непредсказуемость поведения донных отложений (например, вспучивание при брожении, всплытие и обогащение воды компонентами трансформации депонированных в донных отложениях ингредиентов). Отмечалось поступление значительного количества органических веществ в виде отмершей биомассы обрастаний (нитчатка и пр.) из системы отведения охлаждающих вод. На момент исследований качество воды в водоеме соответствовало II – III классам, в периоды интенсивного «цветения» – IV классу по ряду показателей. В соответствии с гидробиологическими характеристиками водохранилище относится к высокоевтрофным, что связано с большим потоком фосфора, поступающего в основном с суши. Нижнетуринское водохранилище является, по существу, приемником сточных вод (через систему водохранилищ) городов Кушвы и Верхней Туры, а также поверхностного стока, поступающего с территории жилой застройки, от производственных предприятий и коммунального хозяйства Нижней Туры и Лесного. Без проведения защитно-восстановительных мероприятий состояние водоема будет ухудшаться, причем, учитывая освоенность водосбора и интенсивность хозяйственной деятельности на водосборной территории и акватории, – быстрыми темпами. Как следствие, увеличится площадь зарастания, возрастет интенсивность «цветения» водорослей, повысится концентрация органических веществ, ухудшится кислородный режим, усилится негативное воздействие анаэробной деструкции донных отложений и отмирающей биомассы растений и водорослей, а значит, возникнут значительные помехи для водоснабжения, снизится рекреационная значимость водоема. Новомариинское водохранилище расположено на р. Ревде выше Ревдинского, предназначено для многолетнего регулирования стока. Режим эксплуатации Новомариинского водохранилища должен гарантировать постоянный попуск в Ревдинское водохранилище в размере 2,65 м3/с, амплитуда колебаний уровня составляет 5 и 0,7 м. Минерализация воды незначительна и не представляет помех для системы водоснабжения, здоровья населения и животных. Для Новомариинского водохранилище характерно сезонное изменение качества воды и его улучшение от входного створа до выходного. Согласно ГОСТу 2761-84, вода водохранилища как источника питьевого водоснабжения относится по большинству показателей к I классу, по цветности – ко II. В отдельные фазы гидрологического режима качество воды ухудшается до II класса, по цветности – до третьего. Согласно полиградиентной классификации, вода водохранилища относится чаще всего к достаточно чистой, иногда – к слабозагрязненной. По цветности в отдельные периоды она характеризуется как предельно загрязненная. Численность и биомасса фитопланктона за период наблюдений (1992 –1993 гг.) незначительны. Индексы сапробности этих лет были разными – 1,66 и 1,75 соответственно. В среднем качество воды хорошее – как правило, между β-мезо- и олигосапробной зонами. Ревдинское водохранилище расположено на р. Ревде у г. Ревды, предназначено для питьевого водоснабжения г. Ревды и Первоуральска. Водохранилище сезонного регулирования. Минерализация воды незначительна и не создает помех для системы водоснабжения, здоровья населения и животных. В водохранилище наблюдается сезонное изменение качества воды и его улучшение от входного створа до выходного. Согласно ГОСТу 2761-84, вода Ревдинского водохранилища как источника питьевого водоснабжения относится ко второму классу, по цветности в отдельные периоды – к третьему. В некоторые фазы гидрологического режима качество воды ухудшается до III класса. Согласно полиградиентной классификации, вода водохранилища относится к умеренно и сильно загрязненной. По цветности в отдельные периоды – к предельно загрязненной. Численность и биомасса фитопланктона за период наблюдений (1992 – 1993 гг.) незначительны. Индексы сапробности этих лет были близки между собой, составляя 1,94 – 1,95. В основном качество воды Ревдинского водохранилища относится к средней степени загрязненности. Черноисточинское водохранилище создано в 1729 г. на Черноисточинском озере в бассейне р. Черной, левом притоке р. Тагил, на восточном склоне Уральского хребта – вблизи наивысших отметок. Основными притоками водохранилища являются реки Каменка, Большая и Малая Березовка, Чауж, Ушковская канава, Свистуха. В маловодные периоды некоторые из рек пересыхают. Водосборная площадь имеет значительные уклоны, ограничена горами с отметками около 360 – 517 м БС, занята спелыми хвойными и лиственными лесами, находящимися в близком к естественному состоянии. Часть водосбора, примыкающая к водоему, заболочена. Показатель заболоченности менее 1 %. Антропогенная нагрузка на водосборную площадь невелика. Единственный населенный пункт – пос. Елизаветинский площадью около 1 км2 с молочно-товарной фермой, находящийся на р. Елизаветинке – притоке р. Черной. Большая территория пос. Черноисточинск находится за пределами водосборной площади водохранилища, а та часть этого населенного пункта, которая к ней относится, примыкает к створу плотины и практически не влияет на общее состояние акватории водохранилища, поскольку загрязнения уходят непосредственно в нижний бьеф. Исключение составляет часть поселка между впадением Ушковского канала и водозабором. Здесь расположены лодочная станция и дом инвалидов. По берегам водохранилища размещены четыре базы отдыха. При НПУ площадь зеркала водохранилища составляет 26,62 км2, объем – 119,77 м3, при УМО – соответственно 21,3 км2 и 39,75 млн м3. В верхней части водохранилища имеются острова общей площадью 0,32 км2. Средняя глубина составляет 4,2 м. Общий объем донных отложений 9,36 млн м3 при толщине 0,5 – 0,6 м (на месте старого озера они достигают 1,2 – 1,4 м). Площадь водосбора к створу плотины с учетом Ушковской системы (Верхний прудок и Ушковская канава) по уточненным данным составляет 344,5 км2. Наблюдения за гидрохимическим режимом водохранилища ведутся на водозаборе в течение многих лет (табл. 19). В целом, согласно анализу, качество воды соответствует гигиеническим нормативам. Показатели качества воды не превышают ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения, за исключением некоторых ингредиентов в отдельных пробах (в кратностях к ПДК рыбохо- зяйственным): V – 1,8, Сг – 4, Мn – 2, Сu – 1,2, Zn – 1,2. Причем следует иметь в виду, что здесь приведены верхние границы 5 %- го доверительного интервала. Так что фактические средние значения показателей по водоему намного ниже. Таблица 19 Качество воды Черноисточинского водохранилища
В летний период качество воды в водоеме практически однородно по всем изученным показателям и по площади, и по глубине. В притоках показатели качества воды соответствуют аналогичным показателям акватории, за исключением Fe (1,5 мг/дм3), V (2,5 ПДК), Сг (1,8 ПДК), Мn (1,4 ПДК), Сu (1,6 ПДК), Zn (2 ПДК). Показатели мутности и цветности закономерно повышаются от января до сентября и далее закономерно снижаются. Наибольшие значения минерализации наблюдаются в период ледостава – в феврале, марте, апреле, когда максимально сформирован ледяной покров. Исследование ХПК в разные периоды показало наличие двух максимумов: в феврале – марте и в августе – сентябре. Общий сток фосфора с водосборной площади в средний по водности год составляет 1,892 т, или с учетом статистического варьирования – 1,715 – 2,075 т. В 2002 г. в составе фитопланктона было обнаружено 146 видов и разновидностей водорослей, относящихся к семи отделам. Наибольшим видовым разнообразием отличались диатомовые. Вторая по значимости в таксономическом отношении группа – отдел Chlorophyta (зеленые водоросли) – значительно уступала им по количеству видов и разновидностей. Кроме диатомовых и зеленых, в составе фитопланктона Черноисточинского пруда были обнаружены эвгленовые, динофитовые, золотистые, сине-зеленые и желто-зеленые водоросли. Эвгленовые встречались единично. Сине-зеленые представлены такими видами – возбудителями «цветения» воды, как Anabaena flosaquae, Aphanizomenon flosaquae, Gomphosphaeria lacustris, Microcystis pulverea. Однако в течение вегетационного периода 2002 г. они развивались неинтенсивно, и только в апреле водоросль Aphanizomenon flosaquae входила в комплексы доминирующих видов по численности. Динофитовые и золотистые играли в фитопланктоне примерно одинаковую роль Биомасса фитопланктона в течение исследуемого периода изменялась от 0,17 до 8,5 мг/л. Среднее за сезон значение биомассы составило 2,8 мг/л. Численность фитопланктона варьировала в пределах 63 – 11773 тыс. кл./л. Минимум наблюдался в апреле, максимум – в июле. Минимум и максимум численности не совпали с минимумом и максимумом биомассы. Среднее за сезон значение численности – 2831 тыс. кл./л. Сезонная динамика развития фитопланктона имела характер двухвершинной кривой. Было отмечено два пика «цветения» фитопланктона: весенний (в мае) и летний (в августе) или осенний (в сентябре) и три минимума: весенний (в апреле), летний (в июле) и осенний (в сентябре). Основной особенностью фитопланктона Черноисточинского пруда было преобладание диатомовых водорослей по видовому Составу, их доминирование по численности и биомассе. Индексы сапробности в июле и составили 1,6 – 1,7 на разных станциях наблюдения. Эти значения соответствуют β-мезасапробной зоне, следовательно, воду Черноисточинского пруда можно считать умеренно загрязненной органическим веществом. Водохранилище имеет вполне сформировавшийся растительный покров, занимающий, согласно нашим расчетам, около 1,5%. Ведущими факторами, мешающими бурному развитию растительности, являются низкая прозрачность воды и сильное ветровое волнение воды вдоль оси водохранилища (преобладающие ветра – северо-западные). Исследования по определению зеленых пигментов в воде водохранилища показали, что, Черноисточинское водохранилище по концентрации хлорофилла «а» следует отнести к водоемам начальной стадии евтрофирования. Качество воды, оцененное по эколого-санитарным показателям через концентрацию хлорофилла «а», соответствовало II-III классам (от очень чистой до слабозагрязненной). Анализ данных по первичной продукции позволяет сделать вывод, что Черноисточинский пруд относится к водоемам, находящимся и начальной стадии евтрофикации. Вероятностные оценки трофического состояния Черноисточинского водохранилища показали, что оно абсолютно не принадлежит к ультраолиготрофным и олиготрофным. Наибольшая вероятность (50 %) указывает, что водоем относится к евтрофному типу. В то же время в соответствии со второй по величине вероятностью (31 %) Черноисточинский пруд все еще принадлежит к водоемам мезотрофного типа. Лишь с вероятностью в 18 % водохранилище оценивается как гипертрофное. В итоге можно достаточно уверенно предполагать, что трофическое состояние водохранилища находится на переходной стадии – больше от мезотрофного к евтрофному, чем от евтрофного к гипертрофному. |