CC BY
11УДК556.551: 621.311.25 DOI: 10.35567/1999-4508-2020-2-4
закономерности и факторы формирования зимнего гидрохимического режима угличского водохранилища
И.Л. Григорьева
E-mail: [email protected]
ФГБУН «Институт водных проблем Российской академии наук», Иваньковская НИС, г. Конаково, Тверская область, Россия
АННОТАЦИЯ: Представлены результаты исследования зимнего гидрохимического режима Угличского водохранилища - второй, после Иваньковского водохранилища, ступени Волжского-Камского каскада водохранилищ.
В зимний период основное влияние на формирование гидрохимического режима Угличского водохранилища оказывает вода, поступающая из расположенного выше Иваньковского водохранилища. Установлено, что зимой вода в Угличском водохранилище гидрокарбонатного кальциево-магниевого состава, минерализация изменяется от 243 до 351 мг/дм3, концентрации кальция и магния достигают 60,9 и 17,5 мг/дм3 соответственно. Концентрации фосфора минерального составляют 0,0430,076 мгР/дм3, общего валового фосфора в верхнем бьефе Угличской ГЭС достигают 0,138 мг/дм3, концентрации нитратов 0,14-0,84 мгЫ/дм3. Основные показатели гидрохимического режима Угличского водохранилища имеют пространственно-временную изменчивость. Глобальные климатические изменения пока не оказали существенного влияния на зимний гидрохимический режим водоема.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Угличское водохранилище, гидрохимический режим, ледостав, климатические изменения.
Зимний гидрохимический режим водотоков и водоемов формируется в период установления ледового покрова. Для него характерны низкая температура воды, отсутствие поверхностного стока, преобладание питания грунтовыми водами, снижение уровня воды в водоемах, изменение характера миграции химических элементов, ограниченная подача кислорода в воду, снижение активности водной биоты [1].
Сезонное регулирование водохранилищ характеризуется сработкой уровня воды в зимний период. За начало зимнего сезона обычно принимают переход от наземного к подземному питанию, за конец - обратный переИсследование выполнено в рамках поддержанного РФФИ и Правительством Тверской области научного проекта № 18-45-690001 © Григорьева И.Л., 2020
Научно-практический журнал № 2, 2020 г.
ход к наземному питанию. Временной интервал этого периода определяется устойчивым переходом температуры воздуха через 0 °С к отрицательной температуре осенью и к положительной весной [2]. Несмотря на ледяной покров, подо льдом происходит перемешивание воды и медленное течение [3].
Цель данной работы - исследование закономерностей и факторов формирования зимнего гидрохимического режима Угличского водохранилища и его пространственно-временной изменчивости.
ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследования является Угличское водохранилище - вторая ступень Волжского-Камского каскада водохранилищ. Полный объем водохранилища при НПУ - 1 245 млн м3, полезный объем - 809 млн м3, площадь акватории - 249 км2, длина - 146 км, средняя глубина - 5,0 м, максимальная у плотины - 23 м, средняя ширина - 2,2 км, максимальная - 5 км. Акваторию водохранилища обычно подразделяют на две части: более узкую и проточную верхнюю до устья Медведицы и расширенную нижнюю.
Водохранилище находится в пределах Угличского района Ярославской области, Кимрского, Калязинского и Кашинского районов Тверской области. По его берегам расположены города Дубна, Кимры, Калязин, Углич, пгт Белый Городок, ряд деревень и поселков.
Средняя продолжительность ледостава на Угличском водохранилище составляет 140 сут, максимальная - 164 сут; максимальная толщина льда достигает 86 см [4]. В зимний период происходит сработка уровня и значительное уменьшение объема водоема, что также существенно влияет на качество воды, поскольку увеличивается доля подземных вод в питании водохранилища и его притоков, а также усиливается роль сточных вод.
Средний за многолетний период приток воды в водохранилище составляет 10,06 км3; сток в нижний бьеф - 9,97 км3 [5]. Основными составляющими водного баланса Угличского водохранилища является поверхностный приток в водоем и сброс через Угличский гидроузел. Со стоком Волги в Угличское водохранилище поступает около 71 % от общего поступления воды, на долю боковых притоков приходится около 29 % от общего поверхностного притока воды [5]. К наиболее крупным притокам относятся р. Дубна, впадающая в водохранилище на верхнем участке справа, реки Медведица и Нерль, впадающие в водоем на среднем участке. Сток этих притоков за год составляет, соответственно, 9,7 %, 11 % и 6 % от суммарной приточности [6]. На долю малых правобережных притоков, включая Хотчу и Жабню, приходится 2,7 %, левобережных, в т. ч. и Кашинку, 3 % [6]. Суммарный объем притока воды в водохранилище изменяется по годам и колеблется в значительных пределах (табл. 1).
water sector of russia
Таблица 1. Объем притока воды в Угличское водохранилище за 2013-2018 гг., тыс. м3 по [7]
Table 1. Water input volume to the Uglich reservoir over the 2013-2018 period, thousand m3, according to [7]
Год 2013 2014 2015 2016 2017 2018
Объем 16 700 5132 4896 9512 17 480 12 290
Угличское водохранилище проточное, руслового типа, поскольку оно ограничено склонами долины Волги, которая в районе Угличской гряды имеет небольшую ширину, осуществляет сезонное регулирование стока и отличается единообразием годового хода уровней с зимней сработкой и наполнением до НПУ во время половодья. Площадь водосбора Угличского водохранилища составляет 60 020 км2, из которых леса занимают 42 %, болота 11 %, озера 2 % [4].
Ежегодное уменьшение полного объема водохранилища за счет накопления донных отложений не превышает 0,03 %. Всего на дне аккумулировалось около 29 млн т осадков, из которых примерно 75 % представлены крупнозернистыми наносами [8].
Угличское водохранилище имеет комплексное назначение. Оно используется с учетом интересов энергетики, транспорта, сельского и рыбного хозяйства, водоснабжения, рекреации и т. д. Угличское водохранилище -основной источник водоснабжения городов Дубны, Кимры, Углича и сельских поселений, а также объект массового отдыха населения.
Наиболее крупными водопользователями, сбрасывающими сточные воды в Угличское водохранилище, являются: Калязинское муниципальное унитарное предприятие (КМУП) «Коммунсервис», Тверская обл., г. Калязин; ООО «Водопроводно-канализационное хозяйство» Тверская обл., г. Кимры; МУП «Кимрская теплоэнергетическая компания», Тверская обл., Кимрский р-н, пгт Белый Городок; МУП «Кимрская теплоэнергетическая компания», Тверская обл., Кимрский р-н, пос. Приволжский; АО «ПТО ГХ», Московская область, г. Дубна. Общий объем сточных вод, сбрасываемых в водохранилище этими водопользователями, составляет около 12230 тыс. м3/год.
Исследование современного зимнего гидрохимического режима Угличского водохранилища проведено совместно с сотрудниками ФГУ «Управление эксплуатации Угличского водохранилища» в 2017-2019 гг. в конце зимней межени при максимальной сработке уровня. Отбор проб воды осуществляли из поверхностного горизонта согласно ГОСТ 31612012 «Вода. Общие требования к отбору проб» [9]. Основные створы наблюдений -пгт Белый Городок (верхний участок водохранилища) и верхний бьеф Угличской ГЭС (г. Углич ) - замыкающий створ водохранилища (рисунок).
Анализ проб проводили в аккредитованной химической лаборатории Иваньковской НИС ИВП РАН по аттестованным методикам. В пробах воды
Научно-практический журнал № 2, 2020 г.
Q" ДУБНА
Рисунок. Схема Угличского водохранилища со створами наблюдений в зимний период 2017-2019 гг.: 1 - Белый Городок. 2 - в/б Уличской ГЭС. Figure. The scheme of the Uglich reservoir with target of sample in winter period of 2017-2019: 1 - Beliy Gorodok. 2 - facilities of Uglich HPP.
определяли физико-химические показатели (рН, электропроводимость, мутность), макрокомпонетный состав (HCO3-, Ca2+, Mg2+, SO42-, Cl-, Na+ и K+), биогенные элементы (Fe^, Si, соединения азота и фосфора), показатели содержания органических соединений (БПК5, перманганатная окисляемость (ПО), цветность), микроэлементы (медь, цинк, свинец, хром, марганец).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Зимой, как и в остальные сезоны года, основное влияние на формирование гидрохимического режима Угличского водохранилища оказывают воды, поступающие из вышерасположенного Иваньковского водохранилища. Боковые притоки, несмотря на относительно высокое участие в питании водохранилища, не вносят существенного изменения в содержание и соотношение главных ионов, что, по-видимому, вызвано формированием их стока на водосборе, аналогичном по своим условиям водосбору Иваньковского водохранилища [10].
Результаты исследований гидрохимического режима Угличского водохранилища в середине 1950-х годов показали, что воды водохранилища слабо минерализованные, гидрокарбонатно-кальциевые (НСО3- 59-170 мг/дм3; Са2+ 38-90 мг/дм3), характеризующиеся малым количеством хлори-
Scientific/practical journal № 2, 2020 г.
water sector of russia
56
Миа Ь. Grigoryeva
дов (обычно 0,7-2 мг/дм3) [11]. Концентрация солей достигает максимума в зимний и предполоводный периоды и жесткость, как один из характерных показателей солевого состава, возрастает в это время до 8,7 мг-экв/дм3. В зимний период соединения железа общего и марганца увеличивались до максимальных значений: 0,8-1,9 и 0,3-0,5 мг/дм3 соответственно [11].
По данным [10] сумма главных ионов в 1969-1974 гг. колебалась в интервале от 148,2-151,1 весной до 346,5-353,9 мг/дм3 зимой. В зимний период в замыкающем створе (г. Углич) соотношение главных ионов составляло 30,6 (Са2+):12,5 ^2+):6,9 (ЫаЧ1К+); главных анионов 35,3 (НСО3-): 10,3 (Б042-): 4,4 (С1-). Водородный показатель достигал 7,2; процент насыщения кислородом - 52-53. Сравнительная посезонная оценка показателей химического состава воды Иваньковского и Угличского водохранилища за период с 2010 по 2012 гг. представлена в [12].
Величина концентрации ионов водорода (рН) имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От величины рН зависят развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металлы и бетон. Как показали исследования, в среднем значения рН воды Иваньковского водохранилища в 2010-2012 гг. изменялись от 7,1 до 7,7, а Угличского - от 7,2 до 7,6, наибольшие значения рН отмечались летом, а зимой показатели были сопоставимы со значениями в весенний период.
О минерализации воды водоемов и водотоков можно оценочно судить по значениям электропроводимости. Наибольшие значения электропроводимости воды отмечены в зимний период: для Иваньковского водохранилища - 37 шБ/ш, для Угличского - 40,5 шБ/ш, соответственно, значения минерализации воды также были более высокими в зимнюю межень, что соответствует результатам исследований [10, 11].
По содержанию сульфатов и хлоридов в воде водоемов и водотоков можно судить об их техногенном загрязнении. Наибольшие концентрации сульфат-аниона в 2010-2012 гг. отмечены в воде Угличского водохранилища в зимний период (22,3 мг/дм3), наименьшие (5,0 мг/дм3) - в воде Иваньковского водохранилища в осенний период. Средняя концентрация хлоридов зимой за период 2010-2012 гг. в замыкающем створе Угличского водохранилища была выше, чем в другие сезоны года, и в замыкающем створе Иваньковского она составила 9,7 мг/дм3, что превышает значения, наблюденные в середине 1950-х годов, в несколько раз [11].
Фосфор является одним из главных биогенных элементов, определяющих продуктивность водного объекта. Концентрация общего растворенного фосфора в незагрязненных природных водах обычно изменяется от 0,005 до 0,2 мг/дм3 и зависит от многих природных и антропогенных факторов [13]. Концентрации общего фосфора в замыкающем створе Ивань-
Научно-практический журнал № 2, 2020 г.
ковского водохранилища в 2010-2012 гг. изменялись от 0,051 мгР/дм3 летом до 0,087 мгР/дм3 зимой, а в замыкающем створе Угличского водохранилища - от 0,064 мгР/дм3 весной до 0,077 мгР/дм3 осенью. Зимой в верхнем бьефе Угличской ГЭС средняя концентрация общего фосфора составила 0,066 мгР/дм3, что несколько ниже, чем в Иваньковском водохранилище.
Неорганические соединения азота (аммоний, нитриты и нитраты) образуются в воде в результате биохимического разложения и окисления органических остатков как природного, так и антропогенного происхождения [13]. В воде верхневолжских водохранилищ наибольшие концентрации аммонийного и нитратного азота наблюдаются в зимний период. При этом наибольшие концентрации нитратного азота (до 1,36 мгЫ/дм3) в 2010-2012 гг. отмечались в замыкающем створе Угличского водохранилища, наибольшие концентрации аммонийного азота (до 0,59 мгЫ/дм3) в замыкающем створе Иваньковского.
Оценка содержания органического вещества в воде верхних бьефов Иваньковской и Угличской ГЭС в 2010-2012 гг. производилась по БПК5, цветности и перманганатной окисляемости. Как известно, определение БПК5 в поверхностных водах используется с целью оценки содержания биохимически окисляемых органических веществ, условий обитания гидробионтов и в качестве интегрального показателя загрязненности воды. В поверхностных водах величины БПК5 изменяются обычно в пределах 0,5-4 мг 02/дм3 и подвержены сезонным и суточным колебаниям [13]. Значение ПДК для БПК5 рыбохозяй-ственных водоемов составляет 2,0 мгО2/дм3. Более высокие значения БПК5 в 2010-2012 гг. во все сезоны отмечены в воде Иваньковского водохранилища, поскольку органическая нагрузка на водоем высока. Зимой значения БПК5 в воде Угличского и Иваньковского водохранилищ не превышали 1,0 мгО/дм3.
Для всех верхневолжских водохранилищ характерна высокая цветность воды. Исследования 2010-2012 гг. показали, что средние значения цветности воды обоих водохранилищ могут достигать в весенний период более 90 градусов Р1-Со шкалы цветности, а в зимний период, обычно, не превышают 40 градусов цветности.
Перманганатная окисляемость (ПО) является косвенной характеристикой содержания в воде органических и минеральных веществ. Величины ПО зависят от цветности воды, поэтому в Иваньковском и Угличском водохранилищах зафиксированы повышенные значения ПО во все сезоны года. Среднее значение ПО зимой в верхнем бьефе Иваньковской ГЭС равнялось 12,7, в верхнем бьефе Угличской ГЭС - 13,4 мгО/дм3. В воде замыкающих створов Иваньковского и Угличского водохранилищ в зимний и весенний период 2010-2012 гг. отмечались также высокие концентрации марганца, которые в среднем составили 10-15 ПДК. Результаты, полученные в 2010-2012 гг., хорошо согласуются с [14], где отмечается
water sector of russia
увеличение в воде исследуемых водоемов концентраций аммония и фосфатов в зимний период.
Для того чтобы оценить качество воды Угличского водохранилища в период маловодья, проведен отбор проб воды и их химический анализ в различные сезоны 2012-2014 гг. и в марте 2015 г. [15]. Качество воды Угличского водохранилища в конце зимней межени в различные по водности годы может быть охарактеризовано по данным, представленным в табл. 2. Из таблицы следует, что в маловодные годы (2014, 2015) в конце зимней межени в воде водохранилища, особенно в створе Прилуки, наблюдались более высокие значения БПК5 и повышенные, по сравнению с многоводными (2012, 2013) годами, концентрации общего фосфора и аммонийного азота, что может быть объяснено увеличением влияния сточных вод в маловодный период.
Таблица 2. Показатели и ингредиенты химического состава воды Угличского водохранилища в период наибольшей сработки уровня в различные годы в створе Кимры: яхт-клуб «Два капитана» (числитель), Прилуки (знаменатель)
Table 2. Indicators and ingredients of the Uglich reservoir water chemical composition during the period of the most reservoir drawdown in different year in the Kimry reach: «Two Capitans» yacht-club (numerator), Priluki (denominator)
Показатели пдкрх 2012 г. 2013 г. 2014 г. 2015 г.
рН, ед. рН 6,5-8,5 7,7/7,3 6,9/7,15 7,15/7,5 7,7/6,9
Общая щелочность, - 3,2/3,2 3,3/3,1 2,8/3,0 3,4/1,4
мг-экв/дм3
Общая жесткость, - 3,5/3,6 3,7/3,5 3,4/3,35 4,6/1,9
мг-экв/дм3
Минерализация, мг/дм3 1000 305/293 309/290 275/289 318/151
Сульфаты, мг/дм3 100 19,2/18,7 18,2/18,2 7,9/20,9 16,3/13,9
Хлориды, мг/дм3 300 10,3/7,3 10,5/8,9 1,3/7,9 12,8/12,2
Железо общее, мг/дм3 0,1 0,24/0,08 0,71/0,61 0,35/0,39 0,19/0,08
Марганец, мг/дм3 0,01 0,29/0,33 0,22/0,17 0,19/0,13 0,19/0,15
Аммонийный азот, 0,4 0,72/0,28 0,86/0,86 0,71/1,24 0,38/0,75
мгЫ/дм3
Нитраты, мгЫ/дм3 9,1 0,93/0,81 0,81/0,81 0,70/0,72 0,79/0,18
Фосфор общий, 0,02 0,054/0,053 0,084/0,090 0,111/0,207 0,105/0,141
мгР/дм3
Цветность, - 40/45 65/60 57/64 20/15
град. Р11-Со шкалы
ПО, мгО/дм3 10 9,0/11,8 14/14,4 13,8/14,7 6,2/9,6
БПК5, мгО/дм3 2 1,7/2,9 1,4/1,0 1,4/5,2 1,5/10,6
Научно-практический журнал № 2, 2020 г.
Установлено, что в период маловодья уменьшается объем водного стока малых притоков Угличского водохранилища, поэтому при сбросе неочищенных стоков резко ухудшается качество воды в них. Так, в пробе воды, отобранной в р. Мимошня в районе поступления неочищенных стоков, определены высокие значения органического вещества, установлено превышение ПДКрх для БПК5 в 100 раз. Концентрация общего фосфора составила 28 ПДК, аммонийного азота - около 10 ПДК. Зафиксирована очень высокая концентрация хлоридов, превышающая концентрацию в водохранилище более чем в 20 раз.
Исследование современного зимнего гидрохимического режима Угличского водохранилища проведено в зимнюю межень 2017-2019 гг. Результаты химического анализа проб воды, отобранных в двух створах, представлены в табл. 3-7.
Таблица 3. Значения концентраций главных ионов и минерализации воды в створах Угличского водохранилища в зимний период 2017-2019 гг., мг/дм3 Table 3. Values of the main ions concentration and water salinity in the Uglich reservoir reaches in the winter period of 2017-2019, mg/dm3
Створ наблюдений Год Ca2+ Mg2+ Na+ + К+ HCO3- SO42- Cl- M
пгт Белый 2017 56,1 14,6 12,8 231,9 19,0 9,6 351
Городок 2018 37,3 11,1 7,3 164,8 11,8 5,1 243
2019 49,7 17,5 11,1 219,7 17,5 14,3 334
Верхний бьеф 2017 60,9 16,5 3,8 238,0 17,0 8,9 353
Угличской 2018 39,6 12,9 9,3 170,9 18,9 6,4 265
ГЭС 2019 48,1 13,1 10,1 201,4 18,5 12,7 309
Как и в предыдущие годы наблюдений, химический состав воды Угличского водохранилища в зимний период гидрокарбонатный, кальциево-магниевый, значения минерализации воды колеблются в интервале 243351 мг/дм3. Максимальные значения минерализации воды и концентраций главных ионов отмечены в створе пгт Белый Городок (табл. 3). Водородный показатель практически не изменяется по годам и створам, мутность воды была невысокой (табл. 4).
Концентрации фосфора минерального в Угличском водохранилище зимой составляли в последние годы 0,043-0,076 мгР/дм3, общего валового фосфора в замыкающем створе достигали 0,138 мг/дм3, на верхнем участке -0,126 мгР/дм3, концентрации нитратов были невысоки и не превышали 0,84 мгЫ/дм3, максимальная концентрация аммонийного азота достигала 0,58 мгЫ/дм3 на верхнем участке водохранилища (табл. 5).
Значения цветности и перманганатной окисляемости значительно изменялись по годам в диапазоне 25-77 градусов Р1-Со шкалы и 6,7-13,6 мгО/дм3, значения БПК5 невысоки, как и в 2010-2012 гг. Более высокие кон-
Scientific/practical journal № 2, 2020 г.
water sector of russia
центрации марганца отмечены, в основном, на верхнем участке водохранилища: 0,10-0,32 мг/дм3, что составляет 10-32 ПДК (табл. 6).
Рх
Концентрации тяжелых металлов не превышали значений, характерных для верхневолжских водохранилищ (табл. 7).
Таблица 4. Значения физико-химических показателей в створах Угличского водохранилища в зимний период 2017-2019 гг. Table 4. Values of physical/chemical indicators in the Uglich reservoir reaches in the winter period of 2017-2019
Створ наблюдений Год рН, ед. рН X, mS/m Мутность, мг/дм3
пгт Белый Городок 2017 7,5 38,0 5,0
2018 7,5 27,3 1,3
2019 7,7 38,1 0,9
Верхний бьеф 2017 7,5 38,9 1,5
Угличской ГЭС 2018 7,8 30,3 2,9
2019 7,6 35,4 0,6
Таблица 5. Концентрации биогенных элементов в створах Угличского водохранилища в зимний период 2017-2019 гг. Table 5. Concentration of biogenic elements in the Uglich reservoir reaches in the winter period of 2017-2019
Створ наблюдений Год Р , мин мгР/дм3 Робщ,. мгР/дм3 Рб , ., общ. вал мгР/дм3 NH4+, мгЫ/дм3 NO2-, мг^дм3 N°3> мг^дм3 SiO2, мг/дм3 Feобщ, мг/дм3
пгт Белый 2017 0,048 0,075 0,124 0,22 0,007 0,79 3,9 0,28
Городок 2018 0,043 0,074 0,084 0,58 0,004 0,14 4,6 0,41
2019 0,076 0,121 0,138 0,24 0,002 0,54 2,7 0,16
Верхний бьеф Угличской ГЭС 2017 2018 2019 0,047 0,055 0,055 0,070 0,093 0,090 0,082 0,126 0,091 0,12 0,14 0,06 0,008 0,004 0,002 0,84 0,68 0,63 4,2 5,2 2,6 0,26 0,37 0,06
Таблица 6. Значения показателей органического вещества и концентраций марганца в створах Угличского водохранилища в зимний период 2017-2019 гг. Table 6. Values of the organic matter and manganese concentration indicators in the Uglich reservoir reaches in the winter period of 2017-2019
Створ наблюдений Год БПК, мгО/дм3 Цветность, град. Pt-Co шкалы ПО, мгО/дм3 Mn, мг/дм3
пгт Белый 2017 1,1 45 12,0 0,32
Городок 2018 0,9 77 15,4 0,23
2019 1,5 25 7,2 0,26
Верхний бьеф 2017 0,5 45 13,6 0,23
Угличской 2018 3,0 77 18,2 0,27
ГЭС 2019 0,9 25 6,7 0,10
Научно-практический журнал № 2, 2020 г.
Таблица 7. Концентрации тяжелых металлов в створах Угличского водохранилища в зимний период 2017-2019 гг. Table 7. Concentration of heavy metals in the Uglich reservoir reaches in the winter period of 2017-2019
Створ наблюдений Год Цинк, мг/дм3 Свинец, мг/дм3 Медь, мг/дм3 Хром, мг/дм3
пгт Белый 2017 0,0237 0,0141 0,0058 0,0070
Городок 2018 0,0131 0,0073 0,0056 0,0014
2019 0,0088 0,0066 0,0039 0,0012
Верхний бьеф 2017 0,0140 0,0125 0,0038 0,0028
Угличской 2018 0,0343 0,0088 0,0088 0,0028
ГЭС 2019 0,0141 0,0024 0,0037 0,0023
ВЫВОДЫ
Формирование зимнего гидрохимического режима Угличского водохранилища происходит в период установления ледостава, продолжительность которого в среднем составляет 140 сут. Воды, поступающие зимой из Иваньковского водохранилища, в основном определяют особенности гидрохимического режима Угличского водохранилища в этот период.
Значительная сработка уровня водохранилища в феврале-марте приводит к усилению роли подземного питания и увеличению влияния сточных вод на формирование гидрохимического режима водохранилища. Так, в зимний период отмечаются максимальные значения щелочности, жесткости, минерализации воды, концентрации главных ионов, общего фосфора и аммонийного азота.
За многолетний период химический состав воды Угличского водохранилища изменился незначительно и по-прежнему остается гидрокарбонатным кальциево-магниевым. Минерализация воды достигает 350 мг/дм3. Следует отметить существенное увеличение концентрации хлоридов по сравнению с 1950-ми годами.
Значения основных показателей зимнего гидрохимического режима Угличского водохранилища изменяются по годам, сезонам и створам. Наиболее высокие концентрации марганца, железа общего и аммонийного азота отмечаются на верхнем участке водохранилища, более высокие концентрации общего валового фосфора и нитратов - в его замыкающем створе. Значения цветности и перманганатной окисляемости, зафиксированные в воде верхнего и нижнего участка водохранилища, в последние годы практически одинаковы. Значения БПК5 зимой невысоки и обычно не превышают 3 мгО/дм3. Концентрации тяжелых металлов невысоки и не превышают региональных значений.
Изменение климатических условий в бассейне Угличского водохранилища и наблюдаемые зимой оттепели могут привести к поступлению бо-
Scientific/practical journal № 2, 2020 г.
water sector of russia
лотных вод с водосбора и к повышению в дальнейшем значений цветности и ПО в воде водоема, соответственно, и к увеличению затрат на осветление водопроводной воды.
Результаты, полученные в данном исследовании, могут быть использованы при прогнозных оценках качества воды Угличского водохранилища, являющегося источником питьевого водоснабжения расположенных по его берегам городов и поселков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Григорьева И.Л., Комиссаров А.Б., Кузовлев В.В., Лапина Е.Е., Чекмарева Е.А. // Труды VII Всерос. науч.-практ. конф. «Современные проблемы водохранилищ и их водосборов: Качество воды. Геоэкология. Перм. гос. нац. исслед. ун-т. Пермь, 2019. Т. 2. С. 50-55.
2. Калинин В.Г. Водный режим камских водохранилищ и рек их водосброса в зимний сезон. Пермь: Пермский гос. нац. исслед. ун-т, 2014. 183 с.
3. Bengtsson L. Ice Covered Lakes Encyclopedia of lake and reservoirs Springer Dordrecht (Heidelberg, New York, London). 2012. P. 357-360.
4. Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР. Водохранилища Верхней Волги. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 291 с.
5. Экологические проблемы Верхней Волги. Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2001. 427 с.
6. Курдина Т.Н. Элементы гидрологического режима и водный баланс Угличского водохранилища // Труды Института биологии водохранилищ. М.-Л.: Академия наук СССР, 1959. Вып. 2 (5). С. 231-245.
7. Лупанова И.А., Крутенко С.А., Григорьева И.Л., Федорова Л.П. Комплексный мониторинг Угличского водохранилища // сб. материалов Всерос. науч.-практ. конф. «Водохранилища Российской Федерации: современные экологические проблемы, состояние, управление». Новочеркасск: Лик, 2019. С. 259-266.
8. Законнов В.В., ГершевскийП., Законнова А.В., КашубскийМ. Пространственно-временная трансформация грунтового комплекса водохранилищ Волги. Сообщение 3. Оценка изменения морфометрических характеристик в результате накопления донных отложений в Угличском водохранилище // Водное хозяйство России. 2016. № 6. С. 61-72.
9. ГОСТ 3161-2012 «Вода. Общие требования к отбору проб». М.: Стандартин-форм, 2013. 32 с.
10. Волга и ее жизнь. Л.: Наука, 1978. 350 с.
11. Трифонова Н.А. Гидрохимическая характеристика Угличского водохранилища по материалам 1955-1958 гг. // Труды Института биологии водохранилищ АН СССР. Вып. 4 (7). С. 321-327.
12. Григорьева И.Л. Современная гидрохимическая оценка Иваньковского и Угличского водохранилищ // Труды IV Всерос. науч.-практ. конф. «Современные проблемы водохранилищ и их водосборов: Качество воды. Геоэкология. Пермь: Перм. гос. нац. исслед. ун-т., 2013. Т. 2. С. 48-53.
13. Григорьева И.Л., Лупанова И.А. Характеристика качества воды и донных отложений Угличского водохранилища в период маловодья // Труды конгресса
Научно-практический журнал № 2, 2020 г.
17-го межд. науч.-пром. форума. Нижний Новгород: Нижегородский государств. архитектурно-строит. ун-т, 2015. С. 106-108.
14. Зенин А.А., Белоусова Н.В. Гидрохимический словарь. Л.: Гидрометеоиздат. 1988. 240 с.
15. Cavaliere E. Biogeochemistry under ice // A Thesis Submitted to the College of Graduate and Postdoctoral Studies (University of Saskatchewan). 2018. 189 p.
Для цитирования: Григорьева И.Л. Закономерности и факторы формирования зимнего гидрохимического режима Угличского водохранилища // Водное хозяйство России. 2020. № 2. С. 52-64. Сведения об авторе:
Григорьева Ирина Леонидовна, канд. геогр. наук, ведущий научный сотрудник, филиал ИвНИС, ФГБУН «Институт водных проблем Российской академии наук» (ИВП РАН), Россия, 171251, Тверская область, г. Конаково, ул. Белавинская, д. 61-А; e-mail: [email protected]
Irina L. Grigoryeva
E-mail: [email protected]
Ivankovskaya Research Station of Water Problems Institute of Russian Academy of Science, Konakovo, Russia
Abstract: The article presents the results of the study of the winter hydro/chemical regime of the Uglich reservoir which is the second stage of the Volga-Kama cascade of reservoirs.
In winter period the main influence on the formation of the hydrochemical regime of the Uglich reservoir is exerted by water coming from the Ivankovsk reservoir which located upstream. It was found that water in the reservoir is hydrocarbonate, mineralization varies from 243 to 351 mg per liter, calcium and magnesium concentrations reach 60.9 and 17.5 mg per liter. Concentrations of mineral phosphorus in the reservoir are 0.043-0.076 mg per liter, total gross phosphorus in the upper relief of the Uglich HPP reach 0.138 mg per liter, nitrate concentrations are 0.14-0.84 mg per liter.
The main indicators of hydro/chemical regime of the Uglich reservoir have spatio-temporal variability. Its change from year to year, as well as from target to target. Global climate changes have not yet had a significant impact on the winter hydro/chemical regime of the reservoir.
Key words: Uglich reservoir, winter hydro/chemical regime, freezing, climate changing
About the authors:
Irina L. Grigoryeva, Candidate of Geographic Sciences, Leading Researcher, Ivankovskaya Research Station of Water Problems Institute of Russian Academy of Science, Belavinskay st, Konakovo, 171251, Russia; e-mail: [email protected]
For citation: Grigoryeva I.L. Regularities and Factors of Formation of Winter Hydro/ chemical Regime of the Uglich Reservoir// Water Sector of Russia. 2020. No.2. P. 52-64.
1. Grigor'eva I.L., Komissarov A.B., Kuzovlev V.V., Lapina E.E., Chekmareva E.A. // Trudy VII Vseros. nauch.-prakt. konf. s mezhdunar. uchast. «Sovremennye problemy vodo-hranilishh i ih vodosborov. T. 2: Kachestvo vody. Geoekologiya [Modern problems of
REGULARITIES AND FACTORS OF FORMATION OF WINTER HYDRO/CHEMICAL REGIME OF THE UGLICH RESERVOIR
REFERENCES
Scientific/practical journal № 2, 2020 г.
water sector of russia
water reservoirs and their catchments. V.2 Water quality. Geo/ecology] Perm. gos. nac. issled. unt. Perm, 2019. P. 50-55.
2. Kalinin V.G. Vodniy rezhim kamskih vodohranilishch i rek ikh vodosbrosa v zimniy se-zon [Water regime of the Kama reservoirs and their catchment rivers during the winter period]. Perm: Permskiy gos. nac. issled. un-t, 2014. 183 p.
3. Bengtsson L. Ice Covered Lakes Encyclopedia of lake and reservoirs Springer Dordrecht (Heidelberg, New York, London). 2012. P. 357-360.
4. Gidrometeorologicheskij rezhim ozer i vodohranilishh SSSR. Vodokhranilishcha Verkhney Volgi [Hydro/meteorological regime of lakes and reservoirs of the USSR. Reservoirs of the Upper Volga]. L.: Gidrometeoizdat, 1975. 291 p.
5. Ekologicheskie problemy Verhney Volgi [Ecological problems of the Upper Volga]. Jaro-slavl': Izd-vo JaGTU, 2001. 427 s.
6. Kurdina T.N. Elementy gidrologicheskogo rezhima i vodniy balans Uglichskogo vodokhranilishcha [Elements of hydrological regime and water balance of the Uglich reservoir] //Trudy Instituta biologiyi vodokhranilishch. M.-L.: Akademiyi nauk SSSR, 1959. Vyp. 2 (5). P. 231-245.
7. Lupanova I.A., Krutenko S.A., Grigoreva I. L., Fedorova L.P. Kompleksniy monitoring Uglichskogo vodokhranilishcha [Complex monitoring of the Uglich reservoir] //Sbornik materialov Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoj konferentsiyi «Vodokhranilishcha Ros-siyskoy Federatsiyi: sovremennye ekologicheskie problemy, sostoyanie, upravlenie». Novocherkassk: Lik, 2019. P. 259-266.
8. Zakonov V.V., Gershevskiy P., Zakonnova A.V., Kashubskiy M. Prostranstvenno-vremen-naya transformaciya gruntovogo kompleksa vodokhranilishch Volgi. Soobshchenie 3. Ot-senka izmeneniya morfometricheskikh kharakteristik v rezultate nakopleniya donnykh otlozheniy v Uglichskom vodokhranilishche [Spatial/temporal transformation of the soil complex of the Volga reservoirs. Communication 3. Assessment of the changes of mor-phometric characteristics resulted from accumulation of bottom sediments] // Water Sector of Russia. 2016. No. 6. P. 61-72.
9. GOST 3161-2012 «Voda. Obshchie trebovaniya k otboru prob» [Voda. General requirements to sampling]. M.: Standartinform, 2013. 32 p.
10. Volga i yeyo zhizn [Water and its life]. L.: Nauka, 1978. 350 p.
11. Trifonova N.A. Gidrokhimicheskaya kharakteristika Uglichskogo vodokhranilishcha po materialam 1955-1958 gg [Hydrochemical characteristics of the Uglich reservoir according to the data of 1955-1958] // Trudy Instituta biologii vodohranilishh AN SSSR. Vyp. 4 (7). P. 321-327.
12. Grigoreva I.L. Sovremennaya gidrokhimicheskaya otsenka Ivan'kovskogo i Uglichskogo vodokhranilishch [Contemporary hydro/chemical estimation of the Ivankovsk and Uglich reservoirs] // Trudy IY Vseros. nauch.-prakt. konf. s mezhdunar. uchast. «Sovremennye problemy vodohranilishh i ih vodosborov. T. 2: Kachestvo vody. Geojekologija. Perm. gos. nac. issled. unt. Perm, 2013. Pp. 48-53.
13. Grigoreva I.L., Lupanova I.A. Kharakteristika kachestva vody i donnykh otlozheniy Uglichskogo vodokhranilishcha v period malovodya [Characteristics of the Uglich reservoir water quality and bottom sediments during the low water periods] //Trudy kongressa 17-go Mezhdunarodnogo nauchno-promyshlennogo foruma. Nizhniy Novgorod: Nizhe-gorodskiy gosudarstvenniy arkhitekturno-stroitel'niy universitet, 2015. P. 106-108.
14. Zenin A.A., Belousova N.V. Gidrohimicheskij slovar [Hydro/chemical vocabulary]. L.: Gidrometeoizdat, 1988. 240 p.
15. Cavaliere E. Biogeochemistry under ice// A Thesis Submitted to the College of Graduate and Postdoctoral Studies (University of Saskatchewan), 2018. 189 p.
Научно-практический журнал № 2, 2020 г.
