В исследуемом периоде (1878-1998гг.) выделены два этапа антропогенного воздействия на рр. Белую и Уфу, отличающиеся различной интенсивностью и характеризующие изменение режима речного стока в результате гидротехнического строительства:
· 1878-1960гг. - период от начала гидрометрических наблюдений до ввода в эксплуатацию Павловского водохранилища назван условно-естественным периодом;
· 1961-1998гг. – период функционирования гидроузла назван периодом измененного речного стока.
Для оценки произошедших количественных изменений речного стока и их влияния на устойчивость речной экосистемы в качестве экологического критерия, учитывающего взаимосвязь элементов гидрологического режима и биоценозов поймы русла, использован экологический сток.
Для расчета среднемесячных значений экологического стока рр. Белой и Уфы (по методике Фащевского Б.В.) в исследуемых створах построены эмпирические кривые обеспеченности ежемесячных значений расходов воды за условно-естественный период (1878-1960гг.), на основании которых построены кривые обеспеченности экологического стока. Также построены кривые обеспеченности ежемесячных значений расходов воды в створах для измененного периода (1961-1998гг.).
По полученным кривым определены среднемесячные значения естественного, экологического и измененного стока рр. Белой и Уфы в диапазоне варьирования 25-95 % обеспеченности (многоводный - очень маловодный год), которые приведены в таблицах:
Таблица 6. Расчетные характеристики внутригодовых значений экологически необходимых расходов воды, м3/с для р. Уфа - с. Верхний Суян
| Месяц | Обеспеченность, % | |||||||||||
| 25 | 50 | 75 | 95 | |||||||||
| Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | |
| январь | 61,00 | 80,00 | 95,00 | 48,00 | 61,00 | 69,00 | 37,50 | 48,00 | 53,00 | 27,00 | 37,00 | 38,00 |
| февраль | 56,00 | 72,00 | 84,00 | 47,00 | 56,00 | 63,00 | 40,00 | 47,00 | 51,00 | 33,00 | 38,00 | 40,00 |
| март | 57,50 | 68,00 | 86,00 | 48,00 | 57,50 | 66,00 | 40,00 | 48,00 | 52,50 | 28,00 | 36,00 | 40,00 |
| апрель | 630,00 | 840,00 | 870,00 | 400,00 | 630,00 | 660,00 | 250,00 | 400,00 | 460,00 | 90,00 | 180,00 | 170,00 |
| май | 560,00 | 780,00 | 840,00 | 415,00 | 560,00 | 550,00 | 340,00 | 415,00 | 350,00 | 260,00 | 303,00 | 210,00 |
| июнь | 187,00 | 245,00 | 275,00 | 147,00 | 187,00 | 216,00 | 116,00 | 147,00 | 167,00 | 80,00 | 103,00 | 110,00 |
| июль | 125,00 | 163,00 | 246,00 | 100,00 | 125,00 | 153,00 | 82,50 | 100,00 | 104,00 | 67,00 | 78,00 | 60,00 |
| август | 107,00 | 152,00 | 213,00 | 79,00 | 107,00 | 112,00 | 60,00 | 79,00 | 73,00 | 45,00 | 55,00 | 40,00 |
| сентябрь | 92,00 | 204,00 | 190,00 | 59,00 | 92,00 | 114,00 | 39,00 | 59,00 | 74,00 | 21,00 | 30,00 | 52,00 |
| октябрь | 115,00 | 215,00 | 230,00 | 55,00 | 115,00 | 145,00 | 30,00 | 55,00 | 90,00 | 20,00 | 28,00 | 53,00 |
| ноябрь | 97,00 | 156,00 | 157,00 | 61,00 | 97,00 | 105,00 | 40,00 | 61,00 | 72,00 | 23,00 | 34,00 | 46,00 |
| декабрь | 73,00 | 102,00 | 118,00 | 57,00 | 73,00 | 82,00 | 44,00 | 57,00 | 60,00 | 33,00 | 41,00 | 40,00 |
Таблица 7. Расчетные характеристики внутригодовых значений экологически необходимых расходов воды, м3/с для р. Уфа – ПГЭС
| Месяц | Обеспеченность, % | |||||||||||
| 25 | 50 | 75 | 95 | |||||||||
| Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | |
| январь | 111,00 | 133,00 | 228,00 | 96,00 | 111,00 | 188,00 | 89,50 | 96,00 | 150,00 | 85,00 | 88,00 | 115,00 |
| февраль | 100,00 | 119,00 | 236,00 | 90,00 | 100,00 | 208,00 | 86,00 | 90,00 | 184,00 | 82,00 | 84,50 | 164,00 |
| март | 109,00 | 122,00 | 272,00 | 95,00 | 109,00 | 237,00 | 91,00 | 95,00 | 206,00 | 88,00 | 90,00 | 184,00 |
| апрель | 720,00 | 1 040,00 | 990,00 | 510,00 | 720,00 | 710,00 | 359,00 | 510,00 | 490,00 | 199,00 | 300,00 | 257,00 |
| май | 900,00 | 1 310,00 | 1 080,00 | 645,00 | 900,00 | 740,00 | 500,00 | 645,00 | 490,00 | 410,00 | 600,00 | 260,00 |
| июнь | 310,00 | 395,00 | 370,00 | 250,00 | 310,00 | 305,00 | 215,00 | 250,00 | 250,00 | 190,00 | 200,00 | 205,00 |
| июль | 200,00 | 290,00 | 370,00 | 155,00 | 200,00 | 240,00 | 135,00 | 155,00 | 190,00 | 125,00 | 130,00 | 155,00 |
| август | 165,00 | 215,00 | 265,00 | 130,00 | 165,00 | 200,00 | 115,00 | 130,00 | 168,00 | 105,00 | 110,00 | 135,00 |
| сентябрь | 166,00 | 225,00 | 272,00 | 128,00 | 166,00 | 200,00 | 112,00 | 128,00 | 164,00 | 103,00 | 108,00 | 120,00 |
| октябрь | 190,00 | 273,00 | 312,00 | 144,00 | 190,00 | 222,00 | 123,00 | 144,00 | 175,00 | 102,00 | 114,00 | 135,00 |
| ноябрь | 165,00 | 227,00 | 245,00 | 117,00 | 165,00 | 195,00 | 108,00 | 117,00 | 157,00 | 87,00 | 92,00 | 120,00 |
| декабрь | 126,00 | 158,00 | 224,00 | 98,00 | 126,00 | 177,00 | 90,00 | 98,00 | 140,00 | 86,00 | 88,00 | 107,00 |
Таблица 8. Расчетные характеристики внутригодовых значений экологически необходимых расходов воды, м3/с для р. Белая – г. Уфа
| Месяц | Обеспеченность, % | |||||||||||
| 25 | 50 | 75 | 95 | |||||||||
| Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | |
| январь | 213,00 | 276,00 | 348,00 | 163,00 | 213,00 | 270,00 | 127,00 | 163,00 | 207,00 | 97,00 | 111,00 | 150,00 |
| февраль | 175,00 | 223,00 | 442,00 | 140,00 | 175,00 | 297,00 | 117,00 | 140,00 | 250,00 | 95,00 | 107,00 | 197,00 |
| март | 177,00 | 216,00 | 383,00 | 144,00 | 177,00 | 327,00 | 120,00 | 144,00 | 288,00 | 93,00 | 108,00 | 239,00 |
| апрель | 1 550,00 | 2 400,00 | 2 800,00 | 925,00 | 1 550,00 | 2 150,00 | 560,00 | 925,00 | 1 600,00 | 170,00 | 400,00 | 950,00 |
| май | 2 625,00 | 3 800,00 | 3 000,00 | 1 825,00 | 2 625,00 | 2 150,00 | 1 300,00 | 1 825,00 | 1 425,00 | 950,00 | 1 100,00 | 580,00 |
| июнь | 775,00 | 1 000,00 | 780,00 | 575,00 | 775,00 | 637,00 | 437,00 | 575,00 | 512,00 | 345,00 | 388,00 | 356,00 |
| июль | 460,00 | 655,00 | 590,00 | 350,00 | 460,00 | 435,00 | 275,00 | 350,00 | 370,00 | 210,00 | 245,00 | 280,00 |
| август | 320,00 | 480,00 | 460,00 | 250,00 | 320,00 | 360,00 | 210,00 | 250,00 | 300,00 | 155,00 | 180,00 | 218,00 |
| сентябрь | 320,00 | 480,00 | 500,00 | 235,00 | 320,00 | 340,00 | 195,00 | 235,00 | 275,00 | 140,00 | 180,00 | 215,00 |
| октябрь | 375,00 | 650,00 | 610,00 | 260,00 | 375,00 | 400,00 | 210,00 | 260,00 | 320,00 | 150,00 | 190,00 | 235,00 |
| ноябрь | 329,00 | 465,00 | 555,00 | 222,00 | 329,00 | 390,00 | 158,00 | 222,00 | 277,00 | 120,00 | 140,00 | 210,00 |
| декабрь | 256,00 | 352,00 | 368,00 | 176,00 | 256,00 | 296,00 | 130,00 | 176,00 | 234,00 | 100,00 | 117,00 | 176,00 |
Таблица 9. Расчетные характеристики внутригодовых значений экологически необходимых расходов воды, м3/с для р. Белая – г. Бирск
| Месяц | Обеспеченность, % | |||||||||||
| 25 | 50 | 75 | 95 | |||||||||
| Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | Эк. ст. | Ест. ст. | Изм. ст. | |
| январь | 207,50 | 278,00 | 433,00 | 167,50 | 207,50 | 330,00 | 145,00 | 167,50 | 266,00 | 120,00 | 137,50 | 219,00 |
| февраль | 170,00 | 240,00 | 400,00 | 149,00 | 170,00 | 335,00 | 125,00 | 149,00 | 285,00 | 101,00 | 117,00 | 245,00 |
| март | 188,00 | 230,00 | 455,00 | 153,00 | 188,00 | 378,00 | 124,00 | 153,00 | 323,00 | 100,00 | 115,00 | 260,00 |
| апрель | 1780,00 | 2450,00 | 2660,00 | 1275,00 | 1780,00 | 2150,00 | 960,00 | 1275,00 | 1670,00 | 650,00 | 775,00 | 1120,00 |
| май | 2650,00 | 4050,00 | 3720,00 | 1730,00 | 2650,00 | 2750,00 | 1200,00 | 1730,00 | 1900,00 | 500,00 | 850,00 | 800,00 |
| июнь | 750,00 | 909,00 | 1060,00 | 602,00 | 750,00 | 870,00 | 490,00 | 602,00 | 690,00 | 330,00 | 430,00 | 470,00 |
| июль | 414,00 | 465,00 | 810,00 | 355,00 | 414,00 | 565,00 | 295,00 | 355,00 | 400,00 | 205,00 | 270,00 | 225,00 |
| август | 324,00 | 410,00 | 660,00 | 260,00 | 324,00 | 400,00 | 223,00 | 260,00 | 250,00 | 190,00 | 210,00 | 175,00 |
| сентябрь | 360,00 | 550,00 | 620,00 | 245,00 | 360,00 | 415,00 | 175,00 | 245,00 | 310,00 | 105,00 | 140,00 | 210,00 |
| октябрь | 420,00 | 780,00 | 785,00 | 240,00 | 420,00 | 480,00 | 140,00 | 240,00 | 330,00 | 60,00 | 120,00 | 200,00 |
| ноябрь | 330,00 | 610,00 | 690,00 | 182,00 | 330,00 | 455,00 | 110,00 | 182,00 | 320,00 | 70,00 | 100,00 | 230,00 |
| декабрь | 258,00 | 357,00 | 440,00 | 185,00 | 258,00 | 335,00 | 140,00 | 185,00 | 260,00 | 100,00 | 129,00 | 195,00 |
Анализ полученных данных показывает, что Павловский гидроузел в весенне-летний паводок сдерживает большие массы воды, а в межень, наоборот, увеличивает, тем самым, выравнивая кривую внутригодового стока. Однако измененный сток лежит выше пределов экологического только в годы 25% и 50% обеспеченности, в то время как в годы с более вероятной водностью (75% и 95%) экологический сток не обеспечивается. Ниже по течению влияние уменьшается, но даже в районе г. Уфы сохраняется необеспеченность экологического стока в годы с 95% - ой обеспеченностью.
На основе полученных результатов построены гидрографы речного стока (естественного, экологического и измененного) для исследуемых створов, представленные на рисунках 4,5,6,7.
Рисунок 4. Диаграмма стока (р. Уфа – с. Верхний Суян) при 95 % обеспеченности
Из рисунка 4 видно, что на р. Уфа в створе с. Верхний Суян в весеннее – летний период экологический сток не обеспечивается.
Рисунок 5. Диаграмма стока (р. Уфа – ПГЭС) при 95 % обеспеченности
Из рисунка 5 видно, что Павловский гидроузел в период с середины апреля до начала июня сдерживает большие массы воды, тем самым не обеспечивая экологический сток.
Рисунок 6. Диаграмма стока (р. Белая – г. Уфа) при 95 % обеспеченности
Из рисунка 6 видно, что на р. Белая в створе г. Уфы в весенний и летний периоды не обеспечивается экологический сток.
Рисунок 7. Диаграмма стока (р.Белая – г. Бирск) при 95 % обеспеченности
Из рисунка 7 видно, что на р. Белая в створе г. Бирск экологический сток незначительно отличается от измененного стока. На основании этого можно сделать вывод, что строительство Павловского водохранилища незначительно повлияло на водоток р. Белой в створе г. Бирск. Ввиду того, что г. Бирск достаточно отдален от ПГЭС.
Анализ кривых показал, что в месяцы половодья гидроузлы сдерживают слишком большие объемы стока, в результате чего экологический сток не обеспечивается.
В ситуации, когда нормирование степени зарегулирования стока гидротехническими сооружениями основывается только на экономических требованиях и частично на требованиях безопасности при паводках, официальных нормативов по влиянию количества оставляемого в нижнем бьефе гидроузлов стока не существует. Поэтому полученные результаты позволяют рекомендовать данный критерий для использования при планировании деятельности водохранилищ с учетом экологических особенностей водотоков, водности года и в зависимости от фазы водного режима объекта.
Заключение
1. На основе литературного обзора следует вывод, что, создавая плотины и водохранилища для получения энергии и решения проблем водного хозяйства, человек неизбежно и сознательно идет не только на изменение природной среды, активное вторжение в окружающую природу, и это вторжение влечет за собой перестройку экосистемы на определенной территории, но и на создание нового потенциально опасного объекта.
Строительство водохранилищ имеет позитивные экономические и негативные экологические последствия, включая потенциальную опасность для населенных пунктов, лежащих на прилегающих к водохранилищу территориях. (Однако следует отметить, что значительные или заметные изменения в окружающей среде вызывают преимущественно крупные и некоторые средние водохранилища. Влияние небольших и малых водохранилищ на природу и хозяйство территории обычно невелико, а нередко и положительно.) Позитивная сторона довольно ясна: производство энергии, водоснабжение промышленных центров, ирригация и улучшение условий для водного транспорта, рекреация и др.
Негативная сторона довольно многообразна и основана на реальном опыте:
1. В верхнем бьефе:
§ развитие ветровой абразии;
§ переработка берегов водохранилища и их трансформация;
§ заболачивание новых территорий в результате подтопления их водохранилищем;
§ изменение качества вод (содержание растворенного кислорода, эвтрофикация и т.д.);
§ изменение термического и ледового режимов;
§ аккумуляция в донных отложениях токсичных веществ;
§ изменение уровневого и скоростного режимов;
§ отчленение плотиной нерестилищ проходных и полупроходных рыб.
2. В нижнем бьефе:
§ переосушение поймы в результате изменения водного режима;
§ изменение качества вод;
§ увеличение эрозионной способности благодаря осветлению воды в верхнем бьефе;
§ изменение термического и ледового режимов;
§ уменьшение частоты формирования руслоформирующего и поймоформирующего расходов;
§ изменение местных климатических условий (увеличение влажности, скорости ветра и т.п.).
3. Произведена оценка гидроэкологических изменений в результате строительства Павловского гидроузла на реке Уфа.
В результате анализа рассчитанных значений экологического стока рек РБ, выявлено, то, что строительство Павловского гидроузла вызвало гидроэкологические изменения в нижнем бьефе, а именно на р. Уфа в створе с. Верхний Суян и ПГЭС, а также на р. Белая в створе г. Уфа, где в результате строительства Павловского водохранилища не обеспечивается экологический сток в весеннее – летний период.
Также было выявлено, то что это строительство не повлияло на экологический сток р. Белой в створе г. Бирск. Это связано с тем, что г. Бирск находится на довольно большом расстоянии от ПГЭС.
Библиографический список
1. Гареев А.М. Реки и озера Башкортостана. – Уфа: "Китап", 2001 г.
2. Гареев А.М. Географо-экологические основы комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна реки.– Челябинск, 1989 г.
3. Каганов Г.М., Румянцев И.С. Гидротехнические сооружения: Учебник для техникумов. В 2-х кн. Кн.2 - М.: Энергоатомиздат, 1994. – 272 с.
4. Водохранилища / А.Б. Авакян, В. П. Салтанкин, В.А. Шарапов. – М.: Мысль, 1987г. – 325с. – (Природа мира).
5. Гинко С. С. Основы гидротехники. – Л.: Гидрометеоиздат, 1976г. – 368с.
6. Векслер А.Б., Ивашинцов Д.А., Стефанишин Д.В. Надежность, социальная и экологическая безопасность гидротехнических объектов: оценка риска и принятие решений. СПб.: Изд-во ОАО "ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева". 2002.
7. Гидравлические расчеты водосбросных гидротехнических сооружений: Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат. 1998.
8. Векслер А. Б., Доненберг В. М. Переформирование русла в нижних бьефах крупных гидроэлектростанций. М.: Энергоатомиздат. 1983.
9. Кузьмин И. А. Русловые процессы и их изменение под воздействием гидротехнических сооружений // Труды Гидропроекта. 1973. № 30. С. 37-72.
10. Лапшенков B.C. Прогнозирование русловых деформаций в бьефах речных гидроузлов. Л.: Гидрометеоиздат. 1979.
11. Векслер А.Б., Доненберг В.М., Мануилов В.Л., Фрид Р.С. Метод расчета трансформации русла в нижних бьефах гидроузлов // Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. Ч. 1. Т. 230. 1997. С. 115 - 130.
12. Указания по расчету заиления водохранилищ при строительном проектировании. Л.: Гидрометеоиздат. 1973.
13. Фадеев В.В., Тарасов М.Н., Павенко В.Л. Связь между гидрохимическим и водным режимом равнинных и горных рек СССР // Труды IV гидрологического съезда / Т. 9. Качество вод и научные основы их охраны. Л.: Гидрометеоиздат. 1976. С. 198-212.
14. Сборник методик расчетов и нормативных документов по курсу "Охрана атмосферного воздуха": Методические указания. Л.: Гидрометеоиздат. 1987.
15. Наставления гидрометеостанциям и постам. Вып. 7. Гидрометрические наблюдения на озерах и водохранилищах. Л. 1973.
16. Прогнозы подтопления и расчет дренажных систем на застроенных территориях. Справочное пособие к СНиП 2.06.15-85/ ВНИИ ВОДГЕО. Стройиздат. 1991.
17. Каган А.А. Инженерно-геологическое прогнозирование. М: Недра. 1984.
18. Розовский Л.Б., Зелинский И.П. Инженерно-геологические прогнозы и моделирование. Одесса: Изд. Одесского ун-та. 1975.
19. Природные опасности России. Геокриологические опасности /Под ред. В.И. Осипова, С.К. Шойгу М.: Изд. фирма "Крук". 2000.
20. Жукинский В.Н., Оксиюк О.П. Методологические основы экологической классификации качества поверхностных вод суши // Гидробиологический журнал. 1983. Т. 19 № 2. С. 59 - 67.
21. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир. 1975.
22. Рамад Ф. Основы прикладной экологии: воздействие человека на биосферу (пер. с фр.). Л.: Гидрометеоиздат. 1981.
23. Хатчисон Д. Лимнология. М.: Прогресс. 1969.
24. Федоров М.П., Шилин М.Б., Ролле Н.Н. Экология для гидротехников. СПб.: Изд-во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. 1992.
25. Руководство по прогнозированию медико-биологических последствий гидротехнического строительства / Научный совет по проблемам биосферы АН СССР. М.. 1990.
26. Готлиб Я.Л., Донченко Р.В., Пехович А.И., Соколов И.Н. Лед в водохранилищах и нижних бьефах ГЭС. Л.: Гидрометеоиздат. 1983.
27. Авакян А.Б., Бойченко В.К., Салтанкин В.П. Оценка рекреационного потенциала водохранилища в проектной практике // Гидротехническое строительство. 1986. № 7. С. 30-32.
28. Каякин В.В., Мулина А.В. Социально-экологический мониторинг при гидротехническом строительстве//Гидротехническое строительство. 1993. № 3. С. 2 - 8.
29. Методика оценки вреда и исчисления размера ущерба от уничтожения объектов животного мира и нарушения среды их обитания // М.: Госкомэкология России. 2000.
30. Фащевский Б. В. Основы экологической гидрологии – Минск: "Экоинвест", 1996 г.
31. Рекомендации. Анализ однородности речного стока. Центральный НИИ комплексного использования водных ресурсов, в/о "Союзводпроект". Утверждены директором ЦНИИКИВР 1 октября 1984 г.
32. Винберг Г. Г. (ред.) Общие основы изучения водных экосистем. Л.: Наука. 1976.
33. О гидрохимической изученности крупных речных бассейнов / Веселовский Н.В., Путинцева B.C., Манихина Р.К. и др. // Труды IV Всесоюзного гидрологического съезда / Т. 9. Качество вод и научные основы их охраны. Л.: Гидрометеоиздат. 1976. С. 102 - 107.
Приложение А
Дата: 2019-05-28, просмотров: 215.
