CC BY
41
МОДЕЛЬ ДИНАМИКИ РЕЧНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСГРАНИЧНОЙ РЕКИ СЕЛЕНГИ
DYNAMIC'S MODELS OF RIVER SYSTEMS OF TRANSBOUNDARY SELENGA'S RIVER
Баяраа Уранзаяа Bayaraa Uranzaya
ГОУ ВПО МГСУ
В статье на основе требований гидроэкологической безопасности и схематичной модели динамики речной системы обоснованы рекомендации по совместному рациональному использованию и охране водных ресурсов трансграничной реки Селенги.
In article and as required by hydro ecological safety and schematically model of dynamics of river system recommendations about rational joint use and protection of water resources of the transboundary Selenga's river.
Предлагается результаты разработанной целой системы методик краткосрочного прогнозирования расходов и уровней воды, для всего бассейна озера Байкал составлены карты-схемы времени добегания среднего по водности паводка и средней по величине 30-дневной летне-осенней межени, которые позволяют приближенно рассчитывать время движения речных водных масс от любой точки бассейна до приемного водоема. Предложенная в первом приближении модель динамики речной системы для бассейна реки Селенги позволяет не только прогнозировать движение водных масс по русловой сети, но и реакцию речной системы на катастрофический выброс загрязняющих веществ в какой-либо части бассейна.
Как известно, главный приток озера Байкал река Селенга формирует свой сток практически в равных долях на территории двух соседних стран - Российской Федерации и Монголии. Поэтому, проблема экологически безопасного и экономически эффективного использования водных ресурсов этой крупной трансграничной реки представляется исключительно важной по целому ряду причин. От успешности ее решения в значительной степени зависят перспективы экономического и социального развития весьма крупных регионов в составе Российской Федерации и Монголии. Эта проблема также занимает важное место в рамках широкого круга задач, связанных с охраной и сохранением оз.Байкал, как объекта Мирового природного наследия. Имеющие многолетнюю историю добрососедские отношения между этими странами дают все основания рассчитывать на успешное решение проблемы совместного использования и охраны водных ресурсов р.Селенги. Это, в свою очередь, позволило бы существенно обогатить международный опыт решения подобных проблем, стоящих весьма остро в ряде регионов мира.
Представляется, что решение рассматриваемой проблемы в целом по бассейну оз.Байкал может включать следующие элементы.
1. Развернутая формулировка требований гидроэкологической безопасности (ГЭБ), т.е. определение совокупности допустимых значений параметров гидрологического режима оз.Байкал и его притоков, при которых надежно обеспечиваются условия для сохранения природных экосистем и для устойчивого экономического и социального развития всей территории водосбора.
2. Создание единой системы гидрологического мониторинга бассейна оз.Байкал, позволяющей оценивать текущее состояние всех основных водных объектов и прогнозировать на достаточно длительный период возможные изменения параметров их гидрологического режима под влиянием различных природных и антропогенных факторов.
3. Разработка рекомендаций по рациональному использованию и охране водных ресурсов бассейна оз.Байкал и научного обоснования разрешения конфликтных ситуаций между водопользователями при различных сценариях вероятного изменения климата и ожидаемых вариантах и масштабах экономического развития.
Речной сток включает не только водный сток, но и сток растворенных веществ (ионный сток), сток взвешенных и влекомых наносов, а также тепловой сток. Сформулированные учеными различных специальностей требования гидроэкологической безопасности оз.Байкал для каждого сезона года определяют допустимый диапазон значений расходов воды, концентраций различных растворенных веществ, мутности и температуры в замыкающем створе р.Селенги при ее впадении в озеро. Для бассейна Селенги в целом подобные ограничения должны обеспечить достаточность водных ресурсов и надежное водоснабжение, приемлемое качество воды, низкий уровень угрозы опасных гидрологических процессов, сохранение всех водных объектов на территории ее бассейна и стабильность существования водных и наземных экосистем [1, 2, 6].
Обеспечение условий для сохранения природных экосистем и устойчивого экономического и социального развития бассейна самой р.Селенги требует введения ограничений для допустимых изменений водного, твердого, теплового и важнейших компонентов ионного стока для целой системы речных створов, расположенных на Селенге и ее основных притоках. Причем эти ограничения должны быть увязаны между собой таким образом, чтобы не было противоречий между требованиями к показателям речного стока в различных створах. Уже на этом этапе необходимо учитывать интересы действующих и потенциальных водопользователей. Ситуацию проясняет пример простейшей ситуации. Если в результате сброса загрязняющих веществ в верховьях некоторого участка реки концентрация какого-либо компонента ионного стока уже достигла предельно допустимого значения, то при отсутствии значительной боковой приточности на этом участке расположенные ниже по течению хозяйствующие субъекты уже лишены возможности сбрасывать свои сточные воды даже в минимальном количестве. Для каждого из основных компонентов ионного стока помимо ПДК в замыкающем створе, необходимо ввести систему более низких дополнительных ПДК для расположенных выше по течению участков основной реки и ее притоков. Ужесточение требований к качеству воды снизу вверх должно обеспечить право всех водопользователей на реализацию своей квоты на экологически безопасный сброс загрязняющих веществ. Аналогичный принцип должен быть учтен при назначении других ограничений на характеристики речного стока. Совокупность таких ограничений и является количественным выражением требований ГЭБ бассейна реки Селенги.
При создании единой системы мониторинга бассейна р.Селенги наиболее трудной является оценка возможных изменений гидрологического режима под влиянием раз-
личных природных процессов и проявлений хозяйственной деятельности. Для достаточно надежной оценки возможных последствий изменения климата и косвенного воздействия антропогенных факторов необходима достаточно детальная модель формирования речного стока. Современный уровень гидрометеорологической изученности бассейна Селенги затрудняет разработку такой модели в ближайшем будущем. С другой стороны, при современном уровне развития теории гидрологических процессов действующая система гидрологических и гидрохимических наблюдений при условии ее дальнейшего развития и использования данных специальных экспедиционных исследований позволяет получить оценку возможных последствий прямого антропогенного воздействия на гидрологический режим р.Селенги и ее притоков.
Количественная оценка изменений водного, химического, твердого и теплового стока в результате забора и сброса воды, сброса загрязняющих веществ и регулирования речного стока возможна на основе модели динамики речной системы (МДРС) р.Селенги. Речная система рассматривается как сложная кибернетическая система, структура которой определяется русловой сетью. Свойства системы определяются водностью реки и ее отдельных притоков, скоростями течения, особенностями трансформации водного, ионного, твердого и теплового стока на отдельных участках. Задача модели давать количественное описание реакции системы водосбора на какое-либо природное или антропогенное возмущение (волна паводка, ледовый затор, значительный водозабор, плановый или аварийный сброс загрязняющих веществ, попуск из водохранилища), имевший место в одном из ее звеньев, т.е. на участке главной реки или ее притока. В практике гидрологических прогнозов подобная задача решается достаточно надежно при описании формирования дождевого и талого стока в различных частях водосбора, перемещения и трансформации паводков в руслах притоков и основной реки и формирования волны паводка в замыкающем створе. В этом случае реакция речной системы на снеговое половодье или дождевой паводок описывается на основе известных законов движения воды в руслах. При этом учитываются строение русловой сети водосбора, скорости течения и время добегания на отдельных участках, зависящие от уклонов, пропускной способности русла и водности основной реки и ее притоков [3, 5, 8].
Сходным образом может решаться задача прогноза распространения по русловой сети выброса загрязняющих веществ, имевшего место на одном из ее участков. При этом дополнительно должны учитываться такие явления, как разбавление, оседание и самоочищение. Модель реакции русловой системы позволяет прогнозировать такие ситуации, когда даже незначительное нарушение требований ГЭБ в нескольких местах может привести к крайне нежелательным последствиям в замыкающем створе за счет суперпозиции реакций водосбора на эти нарушения. Возможна и обратная ситуация, при которой негативный эффект от нарушений ГЭБ на одних участках русловой сети может быть снижен путем своевременной и адекватной коррекции стратегии водопользования на других участках. Особую роль МДРС может сыграть при аварийном сбросе загрязняющих веществ, требующем заблаговременного предупреждения о возможной экологической катастрофе и оперативного снижения водозабора и загрязнения на участках реки, расположенных ниже по течению.
Многолетние исследования, выполненные на кафедре гидрологии суши МГУ, дают достаточную теоретическую базу для решения поставленной задачи [1,5]. Выброс загрязняющих веществ в реку Сунгари зимой 2005 года продемонстрировал необходимость создания средств достаточно надежного решения подобных задач, особенно для трансграничных рек, для которых подобные ситуации выходят на уровень межгосударственных отношений. С учетом перспектив экономического развития российской и монгольской
частей бассейна р.Селенги и наличия ниже ее замыкающего створа столь уникального водного объекта огромного мирового значения, как Байкал, совместная разработка и использование модели типа МДРС представляется несомненно актуальной и важной.
Разумеется, разработка полноценной, достаточно детальной и надежной МДРС, должна опираться на широкую базу многолетних гидрологических наблюдений и требует усилий достаточно большого коллектива специалистов в различных областях гидрологии и гидроэкологии. В настоящей статье в качестве первого приближения предлагается предельно схематический вариант такой модели для бассейна трансграничной реки Селенги. Были использованы данные гидрометрических наблюдений по 39 российским и 18 монгольским постам. Средняя продолжительность ряда наблюдений по российским постам составила 47 лет, по монгольским - 39 лет. Для описания движения и трансформации вод в русловой сети бассейна использован простейший, но достаточно надежно и хорошо себя зарекомендовавший в службе гидрологических прогнозов метод соответственных уровней [6,8]. На бесприточном или слабоприточном участке реки уровень Нн @ + т) или расход воды Qн @ + т) в нижнем створе на момент времени t + т прогнозируется по его статистической зависимости от значения, соответствующего той же фазе прохождения паводка значения уровня Нв или расхода Qв в верхнем створе. При этом время добегания соответственных расходов воды на данном участке г рассчитывается по его зависимости от Нв (^ или Qв () Пример такой зависимости для участка р.Селенги от с.Хутаг до с.Зуунбурэн ( расстояние между ними - 308 км ) представлен на рис. 1.
Рис.1. График зависимости соответственных уровней воды для участка реки Селенги от с.Хутаг до с.Зуунбурэн.
При наличии значительного притока его водность учитывается дополнительно и схема прогноза усложняется. Осреднение данных гидрометрических наблюдений с шагом в одни сутки приводит к ошибке расчетного времени добегания до + 1 суток. Вследствие
этого зависимость времени добегания паводка от уровня или расхода воды на верхнем посту приобретает характер поля точек, по которому можно выявить лишь тенденцию уменьшения времени добегания с увеличением высоты паводка [1, 6, 7].
Для получения расчетного времени добегания производилось осреднение его оценок по определенным интервалам уровня или расхода воды. Результат такого осреднения для того же участка р.Селенги от с.Хутаг до с.Зуунбурэн представлен на рис. 2.
Рис.2. График времени добегания для участка реки Селенги от с.Хутаг до с.Зуунбурэн.
Таким образом, фактически для всех основных участков р.Селенги и ее притоков с помощью метода соответственных уровней были разработаны методики краткосрочного прогноза речного стока. Аналогичная работа была проделана и для всех других притоков оз.Байкал. В итоге, синтез методик краткосрочного прогноза на разных участках бассейна оз.Байкал позволил получить приближенную картину движения воды во всем бассейне. Причем карты-схемы построены для среднего по значению паводка и средней по значению 30-дневной летне-осенней межени (рис. 3 и 4). Эти карты-схемы позволяют приближенно рассчитывать время движения речных водных масс в зависимости от фазы водного режима, установившегося в теплый период года (паводок или летне-осенняя межень) от любой точки бассейна до приемного водоема -оз.Байкал. В частности, время прохождения среднего паводка от столицы Монголии г.Улан-Батор до дельты Селенги составляет около 8 суток, а меженные летне-осенние воды этот же участок проходят в среднем за 11 суток. Предложенные выше зависимости позволяют рассчитать, например, трансформацию волны среднего паводка под влиянием боковой приточности и эффекта распластывания паводка по длине русла. В целом получается модель динамики речной системы, которая позволяет не только прогнозировать движение паводков, но и реакцию речной системы на катастрофический выброс загрязняющих веществ в какой-либо части бассейна.
Рассмотрим наиболее возможные варианты загрязнения вод р.Селенги, причем, учитывая ее трансграничный характер, представим разовые сбросы (техногенные аварии) загрязняющих веществ на территории Монголии. Видом загрязнения (химические свойства, концентрация загрязняющих веществ и их сочетание в сточных водах) определяется направление и скорость процесса самоочищения. Процессами самоочищения называют совокупность всех природных (гидродинамических, химических,
микробиологических и гидробиологических) процессов в загрязненных природных водах, направленных на восстановление первоначальных свойств и состава воды водных объектов [3, 4, 8].
Рис.3. Карта-схема нарастания времени добегания среднего по величине паводка до приемного
водоема - оз.Байкал (в сутках)
Роль отдельных факторов в самоочищении водных объектов от загрязняющих веществ оценивается исследователями по-разному. В данном случае имея в распоряжении данные основных гидрологических характеристик стока по стационарным пунктам наблюдений (постам), карты-схемы времени добегания среднего по водности паводка и средней по водности 30-дневной летне-осенней межени, заранее задавая сверхнормативную (во много раз превышающую ПДК) концентрацию загрязняющих веществ, рассмотрим чисто физическое разбавление сточных вод путем перемешивания загрязненной жидкости с природной водой.
Сымитируем 2 варианта разбавления сточных вод водами незагрязненных притоков и сделаем попытку дать грубую оценку, насколько велика вероятность достижения загрязненных вод замыкающего створа - объекта Мирового природного наследия оз.Байкал.
Рис.4. Карта-схема нарастания времени добегания средней по водности 30-дневной летне-осенней межени до приемного водоема - оз.Байкал (в сутках)
В первом случае рассмотрим пример с консервативным веществом. В качестве загрязняющего вещества представим мышьяк, относящийся, согласно ГН 2.1.5.1315 - 03 для водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования, к 1 классу опасности как «чрезвычайно опасный», а по лимитирующему показателю вредности - к санитарно-токсикологическому классу. Для водных объектов с вышеперечисленным водопользованием ПДК мышьяка не должна превышать 0,01 мг/л [3, 4, 5,].
Источниками загрязнения речных вод мышьяком могут послужить предприятия черной и цветной металлургии, нефтехимическое производство, ТЭЦ-ы и котельные, работающие на угле и т.д.
Пусть произошел разовый сброс (авария) на крупнейшем совместном монголо-российском горно-обогатительном комбинате «Эрдэнэт», расположенном на маленькой реке Хангал - притоке р.Селенги 1 порядка примерно в 30 км от ее русла, и кон-
центрация мышьяка составила 1000 ПДК. Средиемиоголетний минимальный 30-дневный летне-осенний расход воды (Омин.(30-Дн.л.-о.> далее просто О) р.Хангал составляет 0,25 м3/с. Время добегания г до впадения в р.Селенгу составляет менее 1 суток. Тогда ниже устья р. Хангал после ее впадения в р. Селенгу формула концентрации (Ссел.-Ханг.) будет иметь вид:
С • О + С • О
_ Ханг ^Ханг Сел-Хут ^Сел-Хут / 1 \
^Сел-Ханг _ О О , ( '
О Ханг + О Сел-Хут
где Сханг. - концентрация загрязнителя в р.Хангал;
Оханг - среднемноголетний минимальный 30-дневный летне-осенний расход воды (О мин. (30-дн.л.-о.)) р.Хангал;
Ссел.-хут. - концентрация загрязнителя в р.Селенга выше устья р.Хангал (здесь и далее - пусть 0,5ПДК);
Осел.-хут. - среднемноголетний минимальный 30-дневный летне-осенний расход воды (О мин. (30-дн.л.-о.)) р.Селенга-с.Хутаг, расположенном выше устья р.Хангал. Таким образом,
1000 • 0,01 • 0,25 + 0,5 • 0,01 -165 п , С =---------= 0 02 мг/л,
Ссел-Ханг 0,25 +165 0,02
т.е. ниже устья р.Хангал концентрация мышьяка в р.Селенге превышает ПДК в 2 раза.
Далее в р.Селенгу справа впадает самый крупный приток на территории Монголии - р.Орхон. Считаем, что на бесприточных участках р.Селенги концентрация остается постоянной. Используем формулу (1), подставляя соответствующие значения. Среднемноголетний минимальный 30-дневный летне-осенний расход воды (О мин. (30-ДН.Л.-0.)) р.Селенги в створе с.Зуунбурэн, расположенном выше устья р.Орхон, равен 295 м3/с. Сорх-с-Бат. - концентрацию загрязнителя принимаем 0,5 ПДК. Среднемноголетний минимальный 30-дневный летне-осенний расход воды (О мин. (30-дн.л.-о.)) р.Орхон в створе г.Сухэ-Батор, расположенном в устье р.Орхон - 145 м3/с.
Тогда: с = 0,02 •295 + 0,005 -Ш = 0015 мг/л,
Сел-Орх. 295 +145 '
т.е. ниже устья р.Орхон, практически на государственной границе, концентрация мышьяка в р.Селенге превышает ПДК уже всего в 1,5 раза.
Таким же образом можно продолжить на территории России, например, при слиянии с р.Чикой. Здесь среднемноголетний минимальный 30-дневный летне-осенний расход воды (О мин. (30-дн.л.-о.)) р.Селенги в створе с.Новоселенгинск при впадении р.Чикой составляет 812 м3/с. Среднемноголетний минимальный 30-дневный летне-осенний расход воды (О мин. (30-Дн.л.-о.)) р.Чикой в створе с.Поворот в ее устье - 283 м3/с.
В этом случае:
с -0,015•812 +0,005•283 _0012 мг/л,
^Сел-Чик. 812 + 283 "0,012
т.е. ниже устья р.Чикой концентрация мышьяка в р.Селенге превышает ПДК в 1,2 раза.
Наконец, после впадения р.Уда среднемноголетний минимальный 30-дневный летне-осенний расход воды (О мин. (30-Дн.л.-о.)) р.Селенги в створе рзд.Мостовой равен 1093 м3/с. Оуда-у-удэ - среднемноголетний минимальный 30-дневный летне-осенний расход воды (О мин. (30-дн.л.-о.)) р.Уда в створе г.Улан-Удэ в ее устье - 69,4 м3/с.
В итоге:
С - 0,012 -1093 + 0,005 •69,4 - ООП мг/л.
^Сел.-Уда ^ + 69,4 0,011
Таким образом, учитывая, что от самого нижнего створа на Селенге рзд.Мостового до ее устья (оз.Байкал) еще 127 км, к тому же пренебрегли разбавлением загрязненной воды р.Селенги водами таких крупных притоков, как Джида и Хилок, притом даже не принимая во внимание процесс осаждения загрязняющих веществ, можно утверждать, что при разовом сбросе (аварии) на территории Монголии в русловую сеть р.Селенги мышьяка концентрацией 1000 ПДК сама речная система путем разбавления вполне может довести ПДК мышьяка до нормативных требований.
Данный случай рассмотрен для меженного периода в теплое время года. По карте-схеме времени добегания средней по водности 30-дневной летне-осенней межени легко можно проследить скорость движения загрязненных вод с того или иного пункта (места аварии) до приемного водоема - оз.Байкал.
Другой пример - с неконсервативным веществом. Здесь в качестве загрязнителя рассмотрим фенолы, которые являются одним из самых неприятных веществ для водных объектов. По ГН 2.1.5.1315 - 03 ПДК фенола допускается до 0,001 мг/л и указана для суммы летучих фенолов, придающих воде хлорфенольный запах при хлорировании (метод пробного хлорирования). Эта ПДК относится к водным объектам хозяйственно-питьевого водопользования при условии применения хлора для обеззараживания воды в процессе ее очистки на водопроводных сооружениях или при определении условий сброса сточных вод, подвергающихся обеззараживанию хлором. В иных случаях допускается содержание суммы летучих фенолов в воде водных объектов 0,1 мг/л.
Снижение концентрации в воде многих органических веществ определяется преимущественно процессами биохимического превращения и удовлетворительно описывается уравнением реакции первого порядка:
Ст = С0. ехр"кт , (2)
где С0 и Ст - концентрации веществ соответственно начальная и через время г;
к - коэффициент скорости распада загрязняющих веществ в единицу времени.
Коэффициент распада, т.е. констата скорости уменьшения в воде концентрации загрязняющего вещества, для фенола равняется к = 0,38 (в сутках) при температуре природной воды 20°С. В данном случае допустим, что температура воды в рассматриваемых реках постоянна, и равняется 20°С. В других случаях, коэффициент на температуру корректируется по формуле:
К(т)= К(20) = 1,047(т"20)
Источниками загрязнения речных вод фенол содержащими веществами на территории Монголии могут послужить многочисленные предприятия легкой промышленности. Это такие производства, как, например, по изготовлению ковров («Эрдэнэт хивс» в г.Эрдэнэт), дубленок («Дархан нэхий» в г.Дархан), изделий из козьего пуха («Гоби» в г.Улан-Батор) и т.д.
Допустим, в г. Дархан произошел разовый сброс фенола концентрацией 500 ПДК. Город Дархан расположен на р.Хараа - притоке р.Селенги 2 порядка. По карте-схеме времени добегания среднего по водности паводка определяем значение г в сутках, т.е. г от места сброса загрязняющих веществ (р.Хараа - г.Дархан) до р.Орхон составляет 1 сутки, до р.Селенги - 2 суток, а до оз.Байкал г = 6 сут. Данный случай рассматриваем для паводочного периода.
Тогда концентрация фенола в р.Хараа через 1 сутки (по формуле 2): Схараа = 500 . 0,001 . ехр-0,38 . 1 = 0,340 мг/л.
Далее концентрацию фенола в р.Орхон после впадения р.Хараа получаем используя формулу 1:
р _ CХараа ' QХараа + COpx.-Opx. ' Qppx.-Opx. _ 0,34 . 83,8 + 0 _ 0 073 мг/л
0РХ0Е = Q Хараа. + Qopx.-Opx. = 83,8 + 304 '
где С Орх.-Орх. и Q 0рх.-0рх. - концентрация фенола в р.Орхон выше устья р.Хараа
(С 0рх.-0рх.= 0) и расход воды среднего по водности паводка р.Орхон в створе г.п.Орхон;
Qхараа - расход воды средней по водности паводка р.Хараа в самом нижнем створе - с.Баруунхараа.
Концентрация фенола в р.Орхон до впадения в р.Селенгу согласно формуле 2 будет иметь вид (г = 1 сут.):
0 38 i 0 38 1
Сорхон до Селенги = С0рхон . exp^ . = 0,073 . exp^ . = 0,050 МГ/л.
Тогда концентрация фенола в р.Селенге после впадения р.Орхон:
Сс 0 = 0>05-304 + 0 - 0 011 мг/л,
Селенга после Орхона ____ _ л _ л 11
304+1080
До впадения в Селенгу загрязненных вод р.Орхон ее воды считаем чистыми. Получается, что практически на государственной границе в водах р.Селенги содержание фенола превышает ПДК в 11 раз.
На территории России боковой приточностью пренебрегаем, в итоге концентрация фенола в р.Селенге до впадения в оз.Байкал будет выглядеть следующим образом (г = 4сут.):
Сселенга = 0,011 . eXp"0,38 . 4 = 0,002 МГ/л, т.е. ПДК превышает всего в 2 раза.
Таким образом, при такой грубой оценке данной имитации, получаем, что за счет естественной самоочищающей способности и перемешивания с чистой природной водой (притоков) р.Селенга при разовом (залповом) сбросе на территории Монголии в ее русловую сеть фенол содержащих веществ концентрацией 500ПДК способна практически восстановить свои первоначальные свойства до впадения в оз.Байкал.
После того, как для бассейна р.Селенги сформулированы требования ГЭБ и разработана МДРС, позволяющая прогнозировать реакцию системы водосбора на какое-либо природное или антропогенное возмущение, появляется возможность существенно повысить научную обоснованность рекомендаций по совместному рациональному использованию и охране водных ресурсов этой трансграничной реки. Для разрешения конфликтов между интересами различных водопользователей можно использовать принципы и методы, содержащиеся в модели оптимального распределения водных ресурсов трансграничных рек, разработанной A.B. Христофоровым [2, 9]. Основные принципы ее построения выглядят следующим образом.
1. Модель оптимизирует стратегию поведения участников водного рынка. Для бассейна р.Селенги на межгосударственном уровне такими участниками являются Россия и Монголия. Однако водный рынок должен функционировать и на уровне субъектов и районов Российской Федерации, аймаков и сомонов Монголии, а в идеале, и на уровне отдельных хозяйствующих субъектов-водопользователей. Ввиду своего огромного значения для всего человечества озеро Байкал должно рассматриваться в качестве самостоятельного участника со своими требованиями и интересами.
2. Требования гидроэкологической безопасности оз.Байкал, бассейна р.Селенги и его отдельных участков задают ограничения на допустимые изменения гидрологического режима Селенги и ее притоков. Эти ограничения должны учитывать
прогнозируемую реакцию речной системы на различные природные процессы и проявления хозяйственной деятельности и гарантировать участников рынка от негативных экологических и экономических последствий загрязнения реки, ее недостаточной или избыточной водности.
3. По аналогии с принципами вводятся юридически закрепленные договорные работы на использование водных ресурсов. Эти работы должны быть согласованы со всеми участниками рынка и экологически и экономически обоснованы с учетом изменяющихся природных условий. Для каждой из сторон работа определяет допустимые пределы объема забора воды, сброса сточных вод и регулирования речного стока в различные сезоны года.
4. Не выходя за рамки своих квот, каждый из участников может осуществлять любую стратегию их использования, руководствуясь принципами экономической эффективности и экологической безопасности. При этом возможен временный отказ от части своей квоты на водопотребление или на сброс загрязняющих веществ. Можно осуществлять регулирование речного стока с учетом не только своих интересов, но и интересов соседей. Подобные услуги каждая сторона может предлагать в качестве товара, цена которого должна не только покрывать издержки, но и приносить прибыль.
5. Купля и продажа части услуг обеспечивает функционирование регионального водного рынка. Цены на услуги формируются в соответствие с общими принципами рынка и определяются экономически оправданными затратами на развитие систем использования и очистки воды в сельском хозяйстве, промышленности и в быту. Они должны меняться в зависимости от состояния водных ресурсов, экономической, демографической, экологической и климатической ситуации.
6. Объектом оптимизации модели является суммарный экономический эффект, который каждая из сторон получает в результате использования своей квоты на воду и ее загрязнение, продажи ее части или приобретения части квот у других участников рынка. Для расчетного интервала времени этот эффект должен быть задан в виде имеющей стоимостное выражение функции, аргументом которой является количество используемой за этот интервал воды. При этом учитывается как непосредственное водопользование и водопотребление, так и фиктивные объемы, компенсирующие загрязнение.
7. Обоснованность тех или иных решений зависит от полноты и надежности информации о текущем и ожидаемом режиме трансграничной реки, о природных процессах и антропогенных нагрузках в различных частях бассейна. Для каждой из сторон дефицит такой информации не позволит получить оптимальное решение и, следовательно, может привести к недополученной прибыли или экономическому ущербу. Исходя из этого, для каждой из сторон модель позволяет оценить оправданные затраты на развитие системы гидрологического и экологического мониторинга, причем не только на своей территории, но и на территории соседей.
8. Определение квот на воду и ее загрязнение выходит за рамки гидрологии и экологии и лежит в плоскости политических и экономических решений. Однако модель оптимизации водного рынка позволяет правильно оценить смысл этих квот, экономические и экологические последствия от их принятия и их роль во взаимоотношении сторон. В целом для бассейна р.Селенги, например, с учетом того, что ее сток формируется практически в равных долях на территории двух стран, может быть эти квоты нужно рассматривать пополам.
Разумеется, полноценная реализация такого подхода к разрешению противоречий между различными водопользователями возможна лишь в условиях системы развитых
рыночных отношений, которые можно сейчас рассматривать как достижимую перспективу. Однако следует иметь в виду, что объективное решение задач экологически безопасного и экономически эффективного использования водных ресурсов трансграничных рек, да и природных ресурсов в целом, возможно только в рамках такой системы.
Практическая реализация изложенных идей может оказаться полезной не только при совместном использовании водных ресурсов трансграничной р.Селенги, но и при использовании и охране водных ресурсов в целом бассейна оз.Байкал.
Выводы.
1. На основе анализа современного состояния использования и охраны водных ресурсов и сценарной оценки последствий ожидаемого увеличения антропогенной нагрузки на водные объекты и водосборную территорию сформулированы требования гидроэкологической безопасности для бассейна реки Селенги.
2. Выполненная статистическая обработка данных гидрометрических наблюдений на основе метода соответственных уровней позволила разработать методики краткосрочного прогноза расходов и уровней воды практически для всего бассейна оз.Байкал. В целом эффективность прогнозов удовлетворительная, заблаговремен-ность зависит от фазы водного режима, установившейся на реке в теплый период года.
3. Получена предварительная картина движения воды в гидрографической сети Селенги и в целом бассейне Байкала, составлены карты-схемы времени добегания среднего по водности паводка и средней по величине 30-дневной летне-осенней межени, которые позволяют приближенно рассчитывать время движения речных водных масс от любой точки бассейна до приемного водоема - оз.Байкал.
4. Для бассейна р.Селенги предложена в первом приближении модель динамики речной системы. Приведены примеры грубой оценки модели динамики речной системы с использованием консервативной и неконсервативной загрязняющих веществ.
5. На основе выводов, полученных выше, предложены основные принципы построения модели оптимального распределения водных ресурсов трансграничной реки Селенги.
Литература
1. Баяраа У. Расчет годового стока гидрологический неизученных рек бассейна озера Байкал и трансграничной реки Селенга. -М.: Вестник МГСУ, 4/2010, Т.2., стр. 96-100.
2. Гармаев Е.Ж., Евстигнеев В.М., Христофоров A.B., Шайбонов Б.Б. Сток рек Бурятии. -Улан-Удэ: Изд-во Бурятского госуниверситета, 2000. -189с.
3. Гидроэкология: теория и практика. (Проблемы гидрологии и гидроэкологии, вып. /Под ред. Н.И. Алексеевского.: Географический факультет МГУ, 2004. 507с.
4. ГН 2.1.5.1315-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. -Введ. 15.06.03.
5. ГОСТ 17403-72. Гидрохимия. Основные понятия. Термины и определения. - Введ. 1.07.73. 6с.
6. Кумсиашвили Г.П. Гидроэкологический потенциал водных ресурсов. -М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. 268с.
7. Руководство по гидрологическим прогнозам. Вып. 2, Краткосрочный прогноз расхода и уровня воды на реках. -Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 249с.
8. Справочник по гидрохимии. /Под ред. A.M. Никанорова. -Л.: Гидрометеоиздат, 1989.
392с.
9. Христофоров А.В., Юмина Н.М., Кириллов А.В., Рец Е.П. Прогнозирование стока рек Терского бассейна // Водное хозяйство России (Проблемы, технологии, управление). - Екатеринбург, 2007. - № 4. с. 25 - 37.
References
1. Bayaraa U. The calculation of the annual flow of rivers hydrological unexplored Lake Baikal basin and transboundary river Selenga. -M.: MGSU Bulletin, 4 / 2010, Volume 2., P. 96-100.
2. Garmayev E.Zh., Evstigneev V.M., Khristoforov A.V., Shaybonov B.B. Stoke Rivers of Buryatia. - Ulan-Ude: Pub. Buryat State University, 2000. -189p.
3. Hydro: Theory and Practice. (Problems of Hydrology and Hydro, no. / Ed. NI Alexeyev.: Faculty of Geography Moscow State University, 2004. 507p.
4. GN 2.1.5.1315-03. The maximum permissible concentration (MPC) of chemical substances in water bodies of water of drinking and cultural and community water use. -Enter. 06/15/03.
5. GOST 17403-72. Hydrochemistry. Basic concepts. Terms and definitions. - Introduced.
01/07/73. 6p.
6. Kumsiashvili G.P. Hydroecological potential water resources. -M.: ICTS "Akademkniga",
2005. 268p.
7. Guide to hydrological forecasts. Vol. 2 Short-term prognosis rate and water levels in rivers. -L. Gidrometeoizdat, 1989. 249p.
8. Reference hydrochemistry. / Ed. AM Nikanorova. -L. Gidrometeoizdat, 1989. 392p.
9. Khristoforov A.V. Eumina N.M., Kirillov A.V., Retz, H.E. Forecasting river flow of the Terek basin / / Water Management in Russia (Problems, technology, management). - Ekaterinburg, 2007. - № 4. p. 25 - 37.
Ключевые слова: охрана водных ресурсов, качество воды, антропогенной нагрузки на водные объекты, оценка экологического мониторинга.
Keywords: water resources protection, water quality, anthropogenous loading on water objects, an ecological monitoring estimation.
129337, Москва, Ярославское шоссе 26, тел.89262662801
e-mail: monzaya@mail.ru
Рецензент: кандидат технических наук, н.с. ЦПАМ «Аэрокосмос» Минобрнауки России и РАН
Зуев П.В.
