CC BY
178
УДК 556.552:556.574
Опыт комплексного исследования участков водохранилищ,
испытывающих техногенную нагрузку
С.А. Двинских, А.Б. Китаев
Пермский государственный университет
Водохранилище - это антропогенное звено общего процесса стока, искусственный водоем, созданный на базе естественного (река, озеро и др.) или в специально выкопанных чашах (копани), новый водный объект с искусственно регулируемой по определенному плану емкостью и зеркалом, обладающий специфическими условиями формирования и гидрологического режима [4].
Водохранилища являются водными объектами, которые обычно находятся под многофакторным антропогенным воздействием, оказывающим влияние на гидрологический, гидрохимический и гидробиологический режимы реки, а также на береговую зону в верхнем и нижнем бьефах в результате форсированных сбросов, подтопления, усиленного разрушения берегов и пр.
А.Б. Авакян и Ю.М.Матарзин [1] различают непосредственное и косвенное воздействие водохранилищ на объекты хозяйства и прилегающую к ним территорию. Непосредственное или прямое воздействие связано с влиянием самого водохранилища. Это необратимые изменения в условиях эксплуатации уже существующих сооружений, а также вновь создаваемых - причальных сооружений, затонов, водозаборов и насосных станций, населенные пункты и пр. К косвенным воздействиям относят переработку и разрушение берегов, подпор подземных вод и подтопление, эволюцию почвенного покрова и растительности, изменения микроклимата, инженерно-геологических условий и др.
Опыт обобщения материалов исследования водохранилищ показал, что их всестороннее изучение возможно только на основе комплексных исследований. Гидрологические условия водоема и его экосистема формируются под влиянием большого числа факторов. Поэтому интенсивность, направление развития и продолжительность тех или иных процессов в водохранилищах, различных в морфологическом отношении, при прочих равных условиях, будут неодинаковы. Различия будут наблюдаться и на отдельных участках искусственных водоемов, если последние отличаются друг от друга по морфометрическим показателям. Морфометрические особенности - промежуточное звено, которое обуславливает степень влияния основных групп факторов на происходящие в водоеме изменения. Постоянно меняющаяся под воздействием гидрологических, геодинамических и других процессов природная обстановка в совокупности с хозяйственной деятельностью человека оказывают воздействие на процессы внутри водоема, отражая сложную связь между искусственным водоемом и окружающей средой. Для того чтобы оценка состояния водоема производилась корректно и была максимально точной, необходимо принимать во внимание как можно большее число факторов, имеющих в весовом отношении наибольшую долю влияния.
В настоящее время в гидрологии используют следующие основные методологические подходы к исследованиям:
- системный,
- комплексный.
Очень часто понятия «комплекс» и «система» подменяют друг друга. На наш взгляд, между ними существует принципиальное отличие. Система представляет собой единство структуры, функционирования и развития. Комплекс характеризуется единством функционирования. В основу комплексного подхода должно быть положено именно это определение.
© С.А. Двинских, А.Б. Китаев, 2007
Любое водохранилище может рассматриваться как природно-техногенный комплекс, функционирование которого диктуется, с одной стороны, базовыми, т.е. природными условиями, с другой - регулированием стока, т.е. техногенным процессом. В результате взаимодействия этих сторон формируются своеобразный гидрологический, гидрохимический и другие режимы. На наш взгляд, суть комплексного подхода и заключается в изучении формирования составляющих названных режимов (расходы воды, внешний и внутренний водообмен, проточность, скорости течений и т.д.) в зависимости от источника, определяющего функционирование изучаемого природно-техногенного комплекса (рис.1).
Рис. 1. Блоковая модель комплексного подхода к оценке гидрохимических и гидрохимических характеристик водохранилищ
Комплексный подход позволяет решить ряд задач:
• оценить изменения природных условий (сток, климат, рельеф и т.д.) в результате техногенного воздействия;
• определить влияние природных особенностей на характер регулирования и использования водных ресурсов;
• выявить особенности современного гидродинамического и гидрохимического режимов водохранилища, определяемые природными и техногенными условиями.
Решение первой задачи требует изучения:
- морфологии и морфометрии водоема с позиций формирования новых форм рельефа (дна). Ожидаемый результат - районирование водоема по морфологии и морфометрии.
- уровенного режима и водного баланса. Ожидаемый результат - характеристика их пространственно-временных изменений.
- климатических характеристик на прилегающей к водохранилищу территории. Ожидаемый результат - выделение зоны влияния водохранилища на окружающую среду по климатическим показателям.
- химической географий. Ожидаемый результат - построение карт распределения минерализации, главных ионов, биогенных веществ и т. д.
Для решение второй задачи необходимо:
- дать оценку особенностей рельефа, которая является основной при выборе типа плотины;
- В зависимости от особенностей климата и условий формирования стока определяется тип регулирования (сезонное, многолетнее и т.д.).
- Изучение использования водных ресурсов (заборы и сбросы воды) позволяет оценить изменение гидрохимического фона водоема.
Решение третьей задачи: изучение последствий взаимодействия природной и
техногенной составляющих комплексного подхода позволяют:
- Провести районирование акватории водохранилища по морфометрическим и гидрологическим показателям. Результатом является построение карты районирования.
- В пределах выделенных районов определение градиентов уровней воды (Н), расходов ^), водообмена (Д), и т.д. для выявления роли регулирования в формировании гидродинамического режима. Результатом являются карты районирования водоема по степени влияния регулирования стока на гидрологический режим.
- Установление влияния гидродинамических характеристик и использования водных ресурсов на химический состав воды исследуемого водоема. Результатом является ГИС химического состава водных масс водохранилища.
В рамках этой общей программы могут быть решены и частные задачи, например, комплексное изучение участков водохранилища, испытывающих значительную техногенную нагрузку.
На первый взгляд может создаться впечатление, что в функционировании водохранилищ преобладают хозяйственные, техногенные стороны. В действительности же результат всех преобразований зависит и протекает на фоне географических, природных особенностей территории. Именно они определяют как степень влияния человека на водохранилище, так и наоборот, водохранилища на человека. Известно, что водохранилища
- объекты азональные, в зависитмости от потребностей хозяйства они могут сооружаться в любой географической зоне, но только там, где позволяют условия рельефа и стока. Однако особенность гидрологического, гидрохимического и гидробиологического режимов существенно зависят от зональных факторов (климата, почв, растительности и др.). Факторами высотной и широтной зональности определяются термический и ледовый режимы, видовой состав гидрофауны и гидрофлоры.
Из азональных факторов самый существенный - рельеф. Водохранилища создаются в пределах низменностей, холмистых равнин, предгорий, плато, плоскогорий, горных долин и каньонов. Именно характер местности определяет площади затопления земель на единицу напора и объема, морфологию и морфометнрию водоема, частично режим сработки и наполнения, масштабы влияния водоема на природную среду и возможности его комплексного и отраслевого использования [2].
Следовательно, комплексное исследование водохранилищ должно включать интегральную характеристику совокупности зональных и азональных факторов.
По характеру техногенное воздействие можно разделить по отраслевому признаку. Так в пределах бассейна Воткинского водохранилища расположены предприятия:
электроэнергетики, черной металлургии, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, оборонной, лесной, деревообрабатывающей и целлюлознобумажной отраслей промышленности, а также строительных материалов, машиностроения, пищевой и легкой промышленности, транспорта, жилищно-коммунального и сельского хозяйства.
Интенсивное использование бассейна водохранилища в хозяйственных целях не может не сказаться на состоянии его водной массы, ложа и берегов. Последствия техногенных нагрузок, даже при одинаковой их интенсивности, для отдельных участков водоема будут различны. Это связано с такими характеристиками водоема, как самоочищающая способность, устойчивость берегов и русел. В свою очередь эти характеристики формируются современными условиями составляющих как внешних по отношению к водной массе (геология, морфология и морфометрия), так и внутренних (гидрологический режим). При этом техногенные нагрузки представляют собой «прерывную» величину, а все остальные - непрерывную. Для того, чтобы выделить участки водохранилища, в наибольшей степени подвергающиеся техногенному воздействию, нужно соединить прерывное (районы интенсивного природопользования) с непрерывным (районы водохранилища, однородные по гидрологическому режиму, геодинамическим процессам и морфометрии). В связи с этим можно предложить комплекс задач (рис. 2), представленных схемой комплексного изучения участков водохранилищ, испытывающих техногенную нагрузку.
Предложенная схема исследований, включает три блока:
1. Общая характеристика объекта исследований - географическая, геологическая, гидрологическая; современные геодинамические процессы; оценка современного качества воды, районирование водохранилища по гидролого-геодинамическим процессам; анализ некоторых составляющих гидрологического режима (уровенного, ледового, гидрохимического) как факторов риска; оценка состояния экосистем притоков.
2. Анализ условий природопользования (видов природопользования; использование водных ресурсов; районирование водохранилища по интенсивности техногенной нагрузки; основные источники загрязнения и их вклад в формирование химического состава воды и др.).
3. Оценка влияний нагрузок на водоем (прогнозирование последствий аварийных ситуаций на нефтепроводах; влияние рекреационной нагрузки на гидрологию водоема; оценка влияния добычи ПГС на гидрологию нижнего бьефа; влияние нагрузок на ихтиофауну притоков).
КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УЧАСТКОВ ВОТКИНСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА, ИСПЫТЫВАЮЩИХ ЗНАЧИТЕЛЬНУЮ ТЕХНОГЕННУЮ НАГРУЗКУ
т
т
Общая характеристика объекта исследований
Анализ условий природопользования
Оценка влияний на водоем
Рис. 2. Схема комплексного изучения участков водохранилищ, испытывающих значительную техногенную нагрузку
Исследования зарегулирования стока р.Камы в результате создания Воткинского водохранилища позволили установить: 1) водообильность грунтовых вод аллювиальных отложений в пределах низких террас резко увеличилась; 2) подземные воды татарского яруса гидравлической связи с водохранилищем не имеют. Разгружаясь в верхних частях береговых склонов, они способствуют размоканию пород и развитию геодинамических процессов; 3) с водоносными горизонтами белебеевских отложений казанского яруса связаны оползневые явления; 4) повышение водообильности отложений происходит в нижнем бьефе вследствие фильтрации грунтовых вод. В районе г. Перми влияние подпора сказалось на расстоянии более чем 600 м, г. Осы - более 1 км, Краснокамска - более 3,5 км. В настоящее время в связи с интенсивным строительством (в том числе и дорожным) зона подтопления на правом берегу Камы увеличивается.
Результаты исследований геодинамических процессов на Воткинском водохранилище позволили выявить участки, где эти процессы протеают наиболее интенсивно [3].
Пункт Новоильинск. Протяжённость участка 3,5 км. Берег представляет собой сочетание первой и второй надпойменных террас высотой от 4 до 6 м. Растительный покров представлен сосновым бором с кустарником. В геологическом плане он сложен породами четвертичного возраста и представлен частым чередованием суглинков, супесей, редко глин. В разрезе встречаются отдельные линзы песка мощностью до 1,5 м. Экзогенные геологические процессы обусловлены речной боковой эрозией, редко - абразией, в силу отсутствия значительного по продолжительности ветроволнового воздействия. Суммарное количество дней с высотой волны выше 0,4-0,5 м не превышает 20 сут. в год. Разрушение
пород на склоне происходит в виде осыпей и оползания дернового слоя. Величина переработки в год колеблется от 0,1 до 0,3 м.
Пункт Оханск. Река Кама на данном участке пересекается магистральным газопроводом Сургут-Полоцк, проложенным в трёхниточном дюкере. Правый берег сложен коренными породами верхней Перми, левый - породами четвертичного комплекса и представляет собой затопленную вторую и частично третью надпойменную террасу. Современное переформирование берега на правобережье представлено оползнями и осыпями. Оползни имеют размеры от 6 до 8 м по фронту и 5-8 м в высоту. По классификации И.А. Печёркина оползни можно отнести к ступенчатым. Левый берег имеет местами кулисообразное строение, редко встречается всплытие небольших торфяников. В районе подводного перехода в течение 30 лет велась промышленная разработка нерудных строительных материалов. Глубина подводных карьеров на участке 2140-2155 км судоходного хода (с.х.) местами достигает 22 м и определяет характер современных русловых процессов. Здесь наблюдаются подводные оползневые процессы, выразившиеся в сползании песчано-гравийной толщи. В пределах г. Оханска выявлено два крупных оползневых тела, представляющие оползни-выдавливания, развивающиеся в необводнённых красноцветных отложениях. Основные подвижки происходят в весенне-летний период. Инфильтрационные воды разгружаются по водоупорам - глинам и снижают устойчивое состояние склона. Переработка в пределах г. Оханска, хотя и составляет незначительные величины (до 0,2 м в год), может привести к единовременному разрушению зоны выдавливания на протяжении до 150-170 м, и как следствие, привести к разрушению частных и общественных домовладений.
Пункт Беляевка. Ширина озерно-речной части водохранилища составляет от 1600 до 3000 м. Затопленное русло р. Кама имеет здесь ширину 500-750 м. Левый берег, в основном, низкий, пойменный, местами заболоченный, поросший лесом. Он изрезан устьями речек Березовая, Большая Паль, Малая Паль, Тарасовка и др. Правый берег коренной, высокий, покрыт лесом и частично застроен. Интенсивно развиты процессы абразии. Средняя скорость разрушения суглинков составляет 0,5 м в год. Отсутствие вдольберегового течения способствует накоплению продуктов разрушения в пределах подводной части отмели. Ниже по течению развиты процессы овражной эрозии (зарегистрировано 26 оврагов). Наличие висячих тальвегов определяет их быстрый рост, о чём также свидетельствует уничтожение дернового слоя и формирование небольших оползаний грунта по бортам оврагов. Средняя скорость вреза оврагов может достигать до 10-15 м в год.
Пункты Горы, Тулва расположены в пределах устьевой части Тулвинского залива. Длина залива составляет 8-10 км. Ширина в устьевой части (пункт Горы) достигает 4 км, в средней части 1,5-2 км. Породы, слагающие правый берег - частое переслаивание глин, алевролитов, песчаников, ближе к затопленному устью - четвертичные супеси и суглинки второй и третьей надпойменной террасы. Склон правобережья залесён. Левобережье в основном сложено породами четвертичного комплекса - суглинками. Экзогенные геологические процессы на правобережье выражены в первую очередь оползнями в красноцветах и абразией суглинков. Наибольшая концентрация оползневых тел отмечается на участке подводных переходов магистральных газопроводов. Зоны выдавливания оползневых тел испытывают сильное ветроволновое воздействие. Разрушаясь, они распадаются на блоки и пачки песчано-глинистых пород, которые перерабатываются за 2-3 навигации. Оползни молодые (возраст около 4-5 лет), о чём свидетельствует характер залесённости на их тыловых швах. В районе с. Горы преобладают чисто абразионные процессы, которые выражены в нивелировке небольших мысов. Глубина прибрежной отмели хоть и небольшая (редко составляет 0,5 м и более), тем не менее, не оказывает гасящего эффекта на волнение. На протяжении всего участка развивается 21 овраг с висячими тальвегами. Склоновые процессы в основном представлены оплывинами и осыпями. В среднем берег разрушается со скоростью от 0,3 до 0,7 м в год. Левый берег реки Тулвы, сложенный породами четвертичного возраста - суглинками - испытывает весьма сильное
абразионное воздействие. В первую очередь это выражено в разрушении суглинков на столбчатую отдельность, формировании волноприбойных ниш. Высота капиллярного замачивания составляет около 1,5-2 м. На участке подводных переходов дюкерами газопровода встречены овраги. Врез составляет до 10-15 м, тальвег имеет наклон 60 градусов.
Пункт Крюково расположен на участке федеральной автомобильной трассы Пермь-Чайковский-Уфа. Берег представляет собой уступ высотой от 5 до 10 м, сложен четвертичными суглинками. Подводная часть отмели имеет размеры в ширину до 20 м, за которой резко происходит свал глубин. Глубины в пределах отмели не достигают и полуметра. Ведущим процессом переформирования побережья является ветроволновая абразия. При наполнении водохранилища даже незначительные по своей высоте волны (до
0,5 м в высоту) достигают берега. В результате удара о берег происходит формирование небольших волноприбойных ниш. Разрушающаяся над нишей порода быстро размокает в воде до состояния суспензии. Визуально вода на участке до 25-30 м от берега выглядит как кофе с молоком. При незначительной сработке нормального подпорного уровня на 1,0-1,5 м обнажается пологая прибрежная отмель и даже мелкие и средние волны не достигают берегового обрыва и гасятся на ней. Именно в этот период происходит интенсивная переработка зоны наката. При рекогносцировочных батиметрических работах отмечены небольшие подводные оползни, которые могут перерабатываться за навигационный период и обусловливать дальнейшее разрушение отмели.
Уровенный режим водохранилища зависит от поступления воды через Камскую ГЭС, так как боковая приточность незначительна. Основные его горизонты следующие: ФПГ
- 90,0 м БС, НПГ - 89,0 м БС, ГС - 85,0 м БС, ГПС - 84,0 м БС. С 2003 г. горизонт предельной сработки устанавлен на отметке 85,0 м БС. Применение этих названий горизонтов подразумевает отметку соответствующего горизонта у плотины. Практически они являются габаритными отметками, а не уровнями воды, и не отражают фактических его колебаний.
С 1964 г. водохранилище ежегодно весной наполняется до НПГ. Во время половодий высокой обеспеченности возможен подъем уровня до ФПГ. В безледоставный период объем воды, сбрасываемый в нижний бьеф Воткинского гидроузла, компенсируется водами из Камского водохранилища. Зимой это равновесие нарушается, начиная с января, наблюдаются понижения уровня, которые к началу половодья могут достигнуть отметок горизонта сработки (85,0 м БС). По условиям формирования режима уровней можно выделить два района: от плотины Воткинской ГЭС до г. Оса и от г. Оса до плотины Камской ГЭС. Режим уровня первого района типичен для верхних бьефов гидроузлов. Колебания уровней здесь могут происходить и в результате сгонно-нагонных явлений. Они не превышают 20-30 см. Формирование режима уровня во втором районе происходит под влиянием попусков Камской ГЭС.
На водохранилище наблюдаются постоянные и временные течения. Постоянные течения обусловлены проточностью и наблюдаются повсеместно, скорость их колеблется от 5 до 50 м/с. Временные течения формируются под влиянием естественных (ветровое воздействие, разность плотности воды и т.д.) и антропогенных (длинные прямые и обратные волны - следствие неравномерности работы ГЭС и шлюзов) факторов. Они не постоянны и имеют локальный характер.
Условия развития ветрового волнения определяются морфологией чаши и берегов водоема, размерами акватории и ветровым режимом. Для навигации характерно увеличение скоростей ветра весной и осенью. Повторяемость ветра равна: в интервале 1-5 м/с - 49,2 %, интервале 6-10м/с - 35%, в интервале более 10 м/с - 0,9%. Наибольшая повторяемость высот волн более 0,5 м отмечается в мае-июне, сентябре-октябре в приплотинном районе. Значительное волнение формируется при скорости ветра более 8-10 м/с. Высота волны, превышающая 1,5-2,0 м, явление редкое. Она составляет: у с. Галево - 267 см, у с. Бабка -240 см, у с.Елово - 270 см.
По особенностям гидрологического режима выделено три гидрологические зоны. Нижняя зона простирается от плотины Воткинской ГЭС до г. Осы и представляет наиболее широкую и глубокую часть водохранилища. Она имеет озерный режим с небольшими скоростями течений и относительно простыми условиями волнообразования. В пределах этой зоны наблюдаются наибольшие темпы отступания берега. Средняя зона простирается от г. Осы до г. Нытвы. Она характеризуется озерным режимом и относительно простыми условиями волнообразования при стоянии воды вблизи НПУ. При сработке уровня в некоторых случаях водоем приобретает черты речного режима с повышенными скоростями течения и усложненными условиями волнообразования из-за уменьшения глубин. Верхняя зона простирается от г. Нытвы до КамГЭС. Она имеет озерный режим в течение непродолжительного срока при стоянии воды вблизи НПУ, а большую часть времени характеризуется речным режимом с повышенными скоростями течений и сложными условиями волнообразования из-за существенного влияния дна на развитие волнения при всех положениях уровня. В нижней и средней зонах можно выделить гидрологические подзоны по значениям среднемноголетней суммарной энергии волнения, определенной непосредственно у перерабатываемого уступа. В пределах верхней гидрологической зоны по средним значениям проточности обособляются подзоны. Средняя многолетняя суммарная энергия волнения изменяется в диапазоне от 0,3 до 4,0 сотен тысяч Дж. В соответствие с ее величиной для нижней и средней гидрологических зон Воткинского водохранилища выделены гидрологические подзоны: 1) менее 1 сотни тыс. Дж; 2) 1-2 сотни тыс.Дж; 3) 2-3 сотни тыс. Дж; 4) 3-4 сотни тыс. Дж.
На основании проведенных исследований разработана схема гидрологогеологического районирования водохранилища, в которой отображены основные условия и факторы, определяющие характер и интенсивность переработки берегов. В качестве ведущего фактора выбран литолого-генетический комплекс пород, включая размокаемость и размываемость. В связи с этим под инженерно-геологическим районом понимается строго ограниченный участок побережья, сложенный однородным литогенетическим комплексом пород, представленный определенным геоморфологическим элементом. В понятие «тип переработки» включается генетический тип склонов, вид развивающихся процессов, характер формирующихся берегов и интенсивность переработки. Выделено пять районов. Первый район - незатопленные абразионные уступы Ш-й надпойменной террасы с преимущественно суглинистым типом разреза (22 % всех абразионных берегов). Береговая линия сильно расчленена. Максимальная величина отступления берега в среднем составила 25,3 м/год (с. Бабка). Характерны активно растущие овраги. Связи величины размыва от скорости отступания берега и ширины водоема на исследуемом участке не наблюдается. Второй район - песчаные и суглинистые берега составляют примерно по 21% всех абразионных берегов. Они локализуются отдельными участками незначительной протяженности (до 4-х км). Аллювиальные и эоловые пески слагают аккумулятивное тело 1-й и Ш-й надпойменной террас. Высота абразионных уступов изменяется в среднем от 1 до 5 м. Максимальная величина отступления берега в среднем составляет 30-40 м/год, средняя - 18 м/год. Надводная часть берега разрушается путем небольших обвалов и осыпей. При высоте берега 8-10 м вертикальные обрывы наблюдаются лишь весной, в период высокого стояния уровня воды. Волноприбойные ниши отсутствуют. Третий район представлен коренными берегами, не осложненными древними оползнями и сложенными верхнепермскими породами. В большинстве случаев коренные породы сложены аргиллитами, алевролитами, с подчиненными прослоями песчаников, известняков, селенитов, причем характерна невыдержанность разреза по мощности и простиранию. По темпам берегоразрушения коренные берега занимают одно из последних мест. Берегоотступление татарского яруса составляет 0,9 м/год, а белебеевской свиты - 0,6 м/год. Облик переформирования характеризуется высокой степенью устойчивости терригенных пород, сравнительно большой высотой абразионных уступов (30 м и более), быстрым формированием грубообломочного бечевника, повышенной ролью выветривания и склоновой эрозии. Четвертый район
охватывает коренные склоны камской долины, однако здесь они осложнены древними (плиоценовыми) оползнями. К моменту создания водохранилища большинство древнеоползневых склонов в основном были пригружены мощными аллювиальными склонами и находились в стабильном состоянии. Переформирование берегов характеризуется быстрым уничтожением аллювиальных контрформ после создания водохранилища, образованием «оползневых брекчий» вследствие оползневых подвижек на уровне абразионной подрезки имеет бугристо-грядовый или ступенчатый профиль. Динамика переформирования берегов этого района является результатом сложного взаимодействия абразионного оползневого и абразионного обвально-осыпного типов. Пятый район включает берега, не испытывающие абразионного воздействия со стороны водохранилища. К ним относятся биогенные берега (всплывание торфяников). В аспекте внешней геодинамики определенное значение имеет лишь аккумуляция наносов со стороны акватории, развитая на отдельных достаточно длинных участках.
В пределах выделенных районов на интенсивность геодинамических процессов оказывают влияние и техногенные факторы. В связи с этим начато изучение процесса природопользования для определения величины антропогенной нагрузки. Антропогенная нагрузка рассматривается нами как мера изъятия, привнесения или перемещения вещества и энергии. В зависимости от вида природопользования выделены демографическая, промышленная, сельскохозяйственная, рекреационная и транспортная виды нагрузок.
Результатом исследований будет районирование изучаемой территории по комплексу антропогенных нагрузок. Нами предложен метод оценки экологического состояния прилегающей к водохранилищу территории; собраны данные, необходимые для анализа и оценки сложившейся здесь экологической ситуации; проведены предварительные анализ и ранжирование современных экономической и экологической ситуаций. Были использованы методы: статистический - обработка, обобщение и анализ информации, составление баз данных по результатам первого этапа; описательный - для характеристики сложившейся экологической, медико-демографической и социальной составляющих экологической ситуации; сравнительно-аналитический - для ретроспективного (1991 г.) и современного (2006 г.) анализа состояния экологической ситуации и пространственной характеристики экологических проблем на изучаемой территории. Исследования строились по схеме: изучение существующих методов оценки экологической ситуации - разработка метода экспертной оценки - комплексная экологическая оценка и ранжирование экологических проблем - демографическая и социальная характеристика - эколого-социально-экономическое районирование.
Существующие методы и способы оценки воздействия условно можно разделить на несколько групп: картографические методы, метод контрольных списков, матричные методы, методы сетей, адаптированные методы, процедуры моделирования. Каждый из них основывается на экспертных оценках и имеет значительную долю субъективизма, имеет свои достоинства и недостатки, и возможность применения их должна рассматриваться в контексте конкретных природоохранных задач. По нашему мнению, наиболее удачным моментом исследования является комбинирование этих методов.
Изучаемая территория рассматривается нами как сложная динамическая система, включающая подсистему компонентов природы, которая функционируя, создает вторую подсистему - ресурсов; третью подсистему образуют результаты изменения основных компонентов природы под влиянием антропогенных нагрузок. Виды изменений, нарушений и деградации ресурсов и компонентов природы включают отторжение, истощение, загрязнение, разрушение и т. д. Результат этих изменений - формирование соответствующей экологической обстановки. Иначе говоря, интенсивность воздействия и экологическая обстановка территории взаимосвязаны и взаимозависимы. В связи с этим, изучив одно (например, интенсивность воздействия) можно получить представление и о другом (об экологической обстановке) и наоборот.
Исследования начинаются с анализа качественного состояния природного компонента, подвергшегося антропогенному воздействию. Для этого при помощи численных характеристик строятся гистограммы типа «воздействие - пространство». Гистограммы (с учетом пределов изменения изучаемого параметра относительно среднего) делятся на несколько областей, каждой присваивается определенный балл, исходя из допущения: если в существующих социально-экономических условиях антропогенные воздействия будут соответствовать средним по краю, то экологическую ситуацию можно охарактеризовать как удовлетворительную. Средняя величина антропогенных нагрузок и была взята нами за условную норму. В качестве анализируемой (оценочной) величины принято отношение фактического значения нагрузки к условной норме. По степени отклонения функции графика от этой условной нормативной величины проводится ранжирование по пяти градациям, которым соответствуют следующие экологические оценки: благоприятная, допустимая, удовлетворительная, напряженная, кризисная ситуации.
В 2006 г. продолжены работы по составлению ГИС «Сброс сточных вод промышленными предприятиями». На первом этапе в нее вошли лишь 50 предприятий, сейчас их список расширен до 72. Проанализированы условия и факторы формирования и разработана блоковая модель формирования химического состава водохранилища.
Таким образом, наибольшую техногенную нагрузку испытывает верхний северный участок водоема - от створа Камской ГЭС и до г. Краснокамска, который одновременно является участком выклинивания подпора Воткинского водохранилища и нижним бьефом Камского гидроузла. Для него характерен неустановившийся режим движения водной массы. К концу зимы участок выходит из подпора, но продолжает испытывать воздействие попусковых расходов Камской ГЭС. Прибрежная территория этой части водоема является наиболее освоенной в хозяйственном отношении. Полученные реузультаты позволяют проследить степень влияния на экологию территории гидрологических особенностей бьефа в его свободном состоянии, в разомкнутом каскаде и в подпоре от Воткинской ГЭС. При этом возможен учет реализации разных регламентов эксплуатации Камской гидроэлектростанции.
Библиографический список
1. Авакян А.Б., Матарзин Ю.М. Водохранилища и их народохозяйственное
значение. -Пермь, Перм.ун-т, 1984. -84с.
2. Авакян А.Б. Салтанкин В.П. Повышение эффективности использования
водохранилищ путем их районирования, планировки и обустройства // Водные ресурсы, 1979. №5. С .13-21.
3. Комплексные исследования участков водохранилищ, испытывающих
техногенную нагрузку. -Пермь, перм.ун-т, 2007.
4. Матарзин Ю.М. Гидрология водохранилищ. - Пермь, 2003. -296 с.
