CC BY
16
УДК 556.55
DOI: 10.24412/1816-1863-2021-3-77-82
ВЛИЯНИЕ ПРУДОВ НА ПРИРОДНО-ТЕХНИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ МАЛОЙ РЕКИ АЛЬМА РЕСПУБЛИКИ КРЫМ
Т. В. Иванкова, аспирант, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова», academy-design@mail.ru, Новочеркасск, Россия, Л. Н. Фесенко, д. т. н, профессор, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М. И. Платова», Новочеркасск, Россия
а> о ф
О
О -i
В рамках комплексного исследования «Совершенствование функционирования и управления природно-техническими системами бассейнов малых рек (на примере реки Альма Республики Крым)» была проведена работа по инвентаризации и оценке экологического состояния прудов природно-технической системы реки. Цель работы — проанализировать водохозяйственные объекты в бассейне реки по функциональному назначению, морфометрическим признакам, геоморфологическим особенностям, провести физико-химическое исследование проб воды из водоемов. Было исследовано 40 прудов на наличие растворенного кислорода в воде и ультрафиолетовую проницаемость. Для анализа было задействовано современное оборудование JPB-70A оксиметр, RealUVT REALTECH и эхолот Lucky Knight FF718LIC-WT. В итоге разработана база данных сооружений водного хозяйства, структурированная по изученным параметрам.
As part of a comprehensive research "Functioning and management improvement of natural and engineering systems of minor river basins (by means of an example of the Alma River in the Republic of Crimea)", physical inventory taking and assessment of the ecological state of the ponds of the natural and engineering system of the river was carried out. The purpose of this study is to analyse ponds in the river basin according to their functional purpose, morphometric characteristics, geomorphological features and what is more to conduct a physicochemical study of water samples from reservoirs. Forty ponds were inspected for dissolved oxygen and ultraviolet permeability presence in the water. Modern equipment JPB-70A oximeter, RealUVT REALTECH and acoustic depth telemeter Lucky Knight FF718LIC-WT were used for the analysis. As a result, a database of water facilities, structured according to the studied parameters, was developed.
Ключевые слова: малая река, пруд, геоэкология, природно-техническая система, бассейновый подход.
Keywords: minor river, pond, geoecology, natural-engineering system, basin approach.
Ранее нами были проведены комплексные экологические исследования (по методике Б. И. Кочурова (1, 2)) природ-но-технической системы (ПТС) бассейна р. Альма Республики Крым и выявлено, что для степной и устьевой частей реки сложилась критическая ситуация (3). В июле 2021 г. было проведено обследование прудов ПТС бассейна р. Альмы. По спутниковой съемке для изучения было дешифрировано 69 водоемов (от № 1 до № 69), однако при натурном обследовании 12 водоемов оказались прудами-отстойниками канализационных очистных
сооружений (КОС) поселков, которые были исключены. В итоге было выявлено 57 прудов (1 по руслу и 56 на пойме) объемом 1,05 млн м3, с общей площадью водного зеркала 43,4 га и средней глубиной — 1,7 м. Пруды разнообразны по способу сооружения, морфологическим параметрам, режимным характеристикам, расположению в гидрографической сети, хозяйственному использованию и влиянию на прилегающую территорию. Из 57 учтенных прудов 1 высох, 4 заросли камышом, 9 находятся на закрытой частной территории и 3 в верховьях гор Крымско-
IK S
О ^
m
О ф
го заповедника (взять пробы воды не удалось). Таким образом, с отбором проб было обследовано 40 прудов по следующим параметрам: тип водоема, состояние, назначение, координаты, площадь водоема, площадь водосбора, площадь прибрежной полосы, ближайший населенный пункт, численный показатель средней глубины водоема, объем, характеристика глубины водоема, каскадность водоема, крепление берега водоема, система питания водоема, наличие водосбросных и водозаборных сооружений, уровень растворенного кислорода, температура воды, ультрафиолетовая проницаемость, насыщенность кислородом, экологическое состояние на момент обследования.
Модели и методы
При исследовании использовались общие научно-географические методы — статистический, картографический и др., представляющие собой набор полевых и камеральных методик. Диагностика водоемов осуществлялась путем дешифрирования детальных карт Google, SAS. Планета, Яндекс. Карты и использования ГИС-тех-нологий (программный комплекс QGIS). Пруды и долина реки обследовались пешеходными маршрутами. Точки наблюдений наносились на топографическую основу. Описание природной среды сопровождалось фотодокументацией.
Для оценки качества воды нами проводился отбор проб и их анализ по двум показателям: с помощью приборов JPB-70A оксиметр (рис. 1) (измерение растворенного кислорода в воде) и RealUVT REALTECH (рис. 2) (прибор, предна-
Рис. 1. Измерение растворенного кислорода в воде, JPB-70A оксиметр
Рис. 2. Измерение коэффициента пропускания УФ-излучения (UVT), RealUVT
значенный для быстрой и точной проверки коэффициента пропускания УФ-излучения (UVT)). Рельеф дна определялся с помощью эхолота Lucky Knight FF718LIC-WT.
Результаты и обсуждение
Пруды бассейна р. Альмы наполняются поверхностными водами водотока, которые относятся к грязным и сильно грязным. Небольшие размеры, глубина прудов и климатическая устойчивость способствуют интенсивному прогреванию воды в летний период и развитию эвтрофика-ции (4). Воспользуясь функционально-генетической классификацией Центрального Черноземья (5, 6), дадим краткую характеристику 40 прудам бассейна р. Альмы.
I. По функциональному назначению большинство прудов является оросительными — 25, остальные делятся на хозяйственные (водопой скота) — 2, рыбоводческие — 6, рекреационные — 7.
II. По способу сооружения пруды-ко-пани — 39, запрудные — 1.
III. По морфометрическим признакам:
1. По объему:
а) Очень малые (емкостью <10 тыс. м3) — 19;
б) Малые (от 10 до 100 тыс. м3) — 18;
в) Средние (от 100 до 500 тыс. м3) — 3;
г) Крупные (от 500 до 1 млн м3) — 0.
2. По площади:
а) Малые (до 2 га) — 33;
б) Средние (от 2 до 10 га) — 7;
в) Большие (от 10 до 50 га) — 0;
г) Очень большие (>50 га) — 0.
3. По глубине:
а) Мелководный (средняя глубина до
1 м) - 17;
б) Среднеглубоководный (средняя глубина от 1 до 2 м) — 10;
в) Глубоководный (средняя глубина от
2 до 3 м) — 5;
г) Сверхглубоководный (глубина превышает пороговое значение для прудов
3 м) — 8.
IV. Классификация по геоморфологическим особенностям:
1. По положению в гидрографической сети:
а) Овражно-балочные — 39;
б) Русловые — 1.
2. По размещению на водосборе:
а) Одиночные — 20;
б) Каскадные — 13;
в) Каскадно-веерные — 0;
г) На канале — 7.
V. Классификация по эволюционно-возрастным показателям
1. По степени зарастаемости:
а) Не заросшие (<5 %) — 9;
б) Слабозаросшие (15—20 %) — 12;
в) Заросшие (>50 %) — 14;
г) Сильнозаросшие (>80 %) — 5.
Отнесение прудов к названным выше
классам, группам, типам и подтипам позволяет получить более емкое представление об особенностях и учесть их в процессе изучения и хозяйственного использования.
Пруды создавались преимущественно для целей орошения, но в настоящее время 30 из 57 (53 %) по прямому назначению не используются. Бульшая часть прудов не облесена (фитомелиоративно не обустроена). Имеет место распаханность земель в пределах водоохранных зон. Для прудов характерно зарастание мелководий тростниковой растительностью. Распространены абразивные деформации берегов. Слой многолетних отложений ила в прудах составляет от 0,2 до 2,0 м. Берега прудов и прибрежные зоны акваторий захламлены бытовым и строительным мусором (рис. 3 и 4).
Остро стоит проблема «теплового загрязнения» вод. При относительно малой глубине воды и низком водообмене вода в прудах под воздействием солнечной радиации прогревается по всей толще. А это, в свою очередь, приводит к формированию в водном пространстве процессов
Рис. 3. Пруд 47, нуждающийся в удалении излишней водной растительности и фитомелиоративном обустройстве
Рис. 4. Пруд № 40, фрагменты фитоперенасыщенной акватории
эвтрофикации и снижению интенсивности процессов самоочищения воды. Объем испарений с водной поверхности бассейнов превышает объем водопотребления на орошение. Мелководные пруды являются «эффективными испарителями» водных ресурсов, что приводит к испарению воды и снижает водообеспеченность территории их расположения (7).
Особую проблему вызывают: постоянное антропогенное загрязнение прудов продуктами водной эрозии, отходами сельскохозяйственной деятельности (8) на водосборах (пестицидами, аммонийным и нитратным азотом, фосфором, калием и их соединениями, животноводческими стоками); захламление бытовым и промышленным мусором и другими отходами жизнедеятельности; сброс неочищенных сточных и дренажных вод, на двух прудах обнаружен сброс нечистот. Понижение качества воды в прудах обусловлено отсут-
а>
о ^
о
О -1
О ^
т О ш
Рис. 5. Пруд № 54, сброс с очистных сооружений, с. Тополи
них соответствующих мелиоративных мероприятий.
На значительной части прудов водные экосистемы и гидротехнические объекты находятся в ненадлежащем состоянии, в сложившихся условиях значительная часть существующих прудов превратилась из объектов, накапливающих водные ресурсы, в объекты потерь водного потенциала территории на испарение (рис. 9 и 10).
Определенную проблему представляют хозяйственно и социально невостребуе-мые пруды (даже при наличии собственника). Значительная часть ранее построенных прудов предназначалось для сельскохозяйственного использования — полива огородных участков или в качестве малых по площади (от 10 до 50 га) систем орошения. В течение последних 30 лет такие малые оросительные системы пришли в упадок.
Запруживание водотока р. Альма (пруд № 51, с. Почтовое) нарушает водный ба-
Рис. 6. Пруд № 54
ствием экологического мониторинга за их состоянием.
Зафиксировано химическое и микробиологическое загрязнение вод недостаточно очищенными стоками: промышленными и хозяйственно-бытовыми, неочищенными (дождевыми и талыми) водами поселений (рис. 5 и 6).
Практически на всех прудах бассейна р. Альмы осуществляется безучетное во-допотребление и бесконтрольное прудо-пользование (рис. 7), не проводится регулируемое предпаводочное опорожнение по причине отсутствия водоспускных сооружений. Водоохранные зоны прудов соответствующим образом не обозначены и используются без соблюдения установленных ограничений (рис. 8). Имеются многочисленные примеры полного или частичного зарастания прудов влаголюбивыми кустарниковыми и древесными культурами.
На части обследованных прудов проявляются оползание, оплывание, обрушение и абразия береговых склонов, что предопределяет необходимость проведения на
Рис. 7. Пруд № 36, откачка воды
Рис. 8. Пруд № 37, водозабор для орошения виноградников
Рис. 9. Пруд № 47, фрагмент свалки строительного мусора
Рис. 10. Пруд № 11, осуществляется сброс нечистот ассенизаторскими машинами
ланс малой реки (река мелеет, зарастает водной растительностью, ухудшается качество воды, проявляются процессы эвтрофикации, заиления, заболачивания).
Значительная часть прудов потеряла свое функциональное предназначение по причине зарастания. Их состояние (заболоченные и заросшие водной растительностью участки) соответствует последнему (завершающему) периоду их жизненного цикла. Интенсивное испарение, анаэробные процессы приводят к формированию низкопродуктивных фитоценозов, потерям водных ресурсов.
Еще одну проблему обследованных прудов представляет органическое загрязнение — эвтрофирование прудов. Эвтроф -ное состояние прудов характеризуется высоким содержанием в воде азота и фосфора, значительным количеством ор-
ганического вещества (растительности и планктона) при дефиците кислорода.
Растворенный кислород в воде (РК). Определение концентрации растворенного кислорода является простым анализом (9), по которому судят о присутствии в воде растворенных органических соединений. Анализ отобранных нами проб показал достаточно широкий интервал содержаний РК. Самые низкие показатели РК обнаружены в трех прудах: № 13 (0 мг/л), № 14 (2,5 мг/л), № 61 (3 мг/л); 23 пруда имеют средний показатель РК в воде 4— 5 мг/л — воды классифицируются как загрязненные (IV), 11 имеют средний показатель РК 6—7 мг/л — умеренно загрязненные (III) и три имеют средний показатель РК 8 мг/л — чистые (II).
Ультрафиолетовая проницаемость воды. Все пробы воды, за исключением пруда № 13 (20 %), пруда № 22 (11,6 %), пруда № 21 (27,9 %), оценены как прозрачные, минимальный показатель установлен в пробе воды из прудов № 7 и № 8 (44 %), остальные пробы свыше 50 %, самый высокий показатель — 88,6 % установлен в пробах пруда № 26.
Заключение
В результате исследования была разработана и зарегистрирована «База данных сооружений водного хозяйства в бассейне реки Альма (Республика Крым)» (10). База данных (БД) систематизирует сведения по результатам обследований объектов водохозяйственного строительства (пруды) в бассейне р. Альма Республики Крым. БД предназначена для руководящих работников и специалистов проектных и эксплуатирующих организаций; сотрудников, осуществляющих государственный надзор и мониторинг (Министерства экологии и природных ресурсов Республики Крым, Министерства сельского хозяйства Республики Крым, государственного комитета по водному хозяйству и мелиорации Республики Крым, муниципального образования Бахчисарайского района Республики Крым), а также полезна сельскохозяйственным предприятиям (агрофирмам и крестьянско-фермерским хозяйствам). БД позволяет осуществлять поиск объектов по различным параметрам, с оценкой их уровня безопасности, технического и экологического состояний.
а>
о ^
о
О -1
Библиографический список
¡2 1. Кочуров Б. И. Геоэкология: экодиагностика и эколого-хозяйственный баланс территории: моно-
¡2 графия. — М.: Институт географии РАН, 1999. — 86 с.
О 2. Кочуров Б. И. Экодиагностика и сбалансированное развитие: учебное пособие. — 2-е изд., испр.
т и доп. — М.: ИНФРА-М, 2006. — 362 с.
О 3. Иванкова, Т. В. Гидроэкологическая безопасность водопользования в бассейне малой реки Аль-
I— мы Республики Крым: монография. — Ростов-на-Дону: Издательство ЮНЦ РАН, 2019. — 64 с.
4. Воробьев Г. А. Исследуем малые реки. — Вологда: ВГПУ, «Русь», 1997. — 116 с.
5. Мишон В. М. Функционально-генетическая классификация прудов Центрального Черноземья // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: География. Геоэкология. — 2003. — № 2. — С. 22—32.
6. Михно В. Б., Добров А. И. Ландшафтно-экологические особенности водохранилищ и прудов Воронежской области. — Воронеж: Воронеж. гос. пед. ун-т, 2000. — 185 с.
7. Ткачев Б. П., Булатов В. И. Малые реки: современное состояние и экологические проблемы. — ГПНТБ СО РАН. — Новосибирск, 2002. — 114 с.
8. Сельскохозяйственная экология: учебник / Н. А. Уразаев, А. А. Вакулин, А. В. Никитин; под ред. Н. А. Уразаева. — 2-е изд., дораб. и доп. — М.: Колос, 2000. — 304 с.
9. Игнатьева Л. П., Потапова М. О. Критерии качества воды поверхностных и подземных источников. Эколого-гигиеническая оценка качества питьевой воды, воды водоемов: учебное пособие // ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России, Кафедра коммунальной гигиены и гигиены детей и подростков. — Иркутск: ИГМУ, 2014. — 20 с.
10. Свидетельство о регистрации базы данных Яи 2021621785 База данных сооружений водного хозяйства в бассейне реки Альма (Республика Крым) / Т. В. Иванкова. — 2021621785, дата регистрации 23.08.2021.
POND EFFECTS ON THE NATURAL AND ENGINEERING SYSTEM OF THE MINOR RIVER ALMA OF THE REPUBLIC OF CRIMEA
T. V. Ivankova, postgraduate student, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "South-Russian State Polytechnic University (NPI) named after M. I. Platova", academy-design@mail.ru, Novocherkassk, Russia,
L. N. Fesenko, Ph. D. (Technical Sciences), Professor, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "South-Russian State Polytechnic University (NPI) named after M. I. Platova", Novocherkassk, Russia
References
1. Kochurov B. I. Geoekologiya: ekodiagnostika i ekologo-hozyajstvennyj balans territorii: monograflya (Geo-ecology: ecodiagnostics and ecological and economic balance of the territory: monograph). — Moscow, Institut geografii RAN. — 1999. — 86 p. [in Russian].
2. Kochurov B. I. Ekodiagnostika i sbalansirovannoe razvitie (Ecodiagnosis and Balanced Development: tutorial). — Moscow, INFRA-M. — 2006. — 362 p. [in Russian].
3. Ivankova T. V. Gidroekologicheskaya bezopasnost vodopolzovaniya v bassejne maloj reki Almy Respubliki Krym: monograflya (Hydroecological safety of water use in the small river basin Alma of the Republic of Crimea: monograph). — Rostov-on-Don, Izdatelstvo YuNC RAN, 2019. — 64 p. [in Russian].
4. Vorobev G. A. Issleduem malye reki (Exploring Small Rivers). Vologda: VGPU, Rus. — 1997. — 116 p. [in Russian].
5. Mishon V. M. Funkcionalno-geneticheskaya klassifikaciya prudov centralnogo Chernozemya (Functional and genetic classification of ponds of the central Black Earth Region) // Vestnik Voronezhskogo gosudarstven-nogo universiteta. Seriya: Geografiya. Geoekologiya. — 2003. — Vol. 2. — P. 22—32 [in Russian].
6. Mihno V. B. Landshaftno-ekologicheskie osobennosti vodohranilish i prudov Voronezhskoj oblasti (Landscape and ecological features of reservoirs and ponds of the Voronezh region). — Voronezh, Voronezh. gos. ped. un-ta, 2000. — 185 p. [in Russian].
7. Tkachev B. P., Bulatov V. I. Malye reki: sovremennoe sostoyanie i ekologicheskieproblemy (Small rivers: current state and environmental problems). Novosibirsk, GPNTB SO RAN. — 2002. — 114 p. [in Russian].
8. Urazaev N. A., Vakulin A. A., Nikitin A. V. Selskohozyajstvennaya ekologiya: uchebnik (Agricultural ecology: textbook). — Moscow, Kolos, 2000. — 304 p. [in Russian].
9. Ignateva L. P., Potapova M. O. Kriterii kachestva vody poverhnostnyh i podzemnyh istochnikov. Ekologo-gigienicheskaya ocenka kachestva pitevoj vody, vody vodoemov: uchebnoe posobie (Water quality criteria for surface and underground sources. Environmental Assessment of Drinking Water and Water Quality of Water Bodies: Training Manual). — Irkutsk, GBOU VPO IGMU Minzdrava Rossii, Kafedra kommu-nalnoj gigieny i gigieny detej i podrostkov. IGMU, 2014. — 20 p. [in Russian].
10. Svidetelstvo o registracii bazy dannyh RU2021621785Baza dannyh sooruzhenij vodnogo hozyajstva v basse-jne reki Alma (Respublika Krym) (Database of water facilities in the Alma river basin (Republic of Crimea)), zayavitel i pravoobladatel T. V. Ivankova. 2021621785, data registracii 23.08.2021 [in Russian].
