авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Геоэкологические проблемы юмагузинского водохранилища в начальный период эксплуатации

-- [ Страница 2 ] --

Питание р. Белой преимущественно снеговое (70-75% годового стока). В летне-осенний сезон проходит 20% годового стока, а в зимний период – 9-10%. Весной доля подземного питания составляет 10-11%. В летне-осеннюю межень дождевое питание составляет 67%, а подземное 33%. В зимний период питание реки исключительно подземное.

В горных районах летние и осенние паводки часто превышают весенние, вызывая иногда катастрофические затопления. Так, в 1990 г. во время прохождения по рекам Южного Урала весеннего половодья всего за 4 дня выпала почти двухмесячная норма осадков, что повлекло за собой резкий (в течение одних суток) подъем уровней рек на 0,5–1,2 м. Огромные массы воды были сконцентрированы в узких днищах долин горных рек, проходя по ним волнообразными потоками. В результате в долине р.Белая было затоплено 105 населенных пунктов, 12705 жилых домов, часть из которых была снесена и полностью разрушена, выведено из строя или полностью разрушено 64 моста, размыты сотни земляных плотин, погибло 14 человек. Еще большие человеческие жертвы повлек за собой паводок 1994 г. в Белорецком районе, вызванный прорывом Тирлянского пруда (бассейна р.Белая), унесший жизни 29 человек.

Геоэкологическое состояние Юмагузинского водохранилища в значительной степени определяется режимом его эксплуатации. Колебание уровня воды в водохранилище составляет 45 м, в связи с этим в верхнем течении образуются осушенные зоны, а в среднем и нижнем – обнажаются берега. Бытовые расходы р. Белой в створе водохранилища при различной обеспеченности (%) составляют (м3/с): 0,01% – 5150, 0,1% – 3455, 1% – 2470, 3% – 2030, 5% – 1870, 10% – 1570, а сбросные расходы с учетом трансформации водохранилищем (м3/с): 0,01% – 3760, 0,2% – 3455, 1% – 1118, гарантированного попуска (P=95%) – 25. Изменения суточных расходов в весенне-летний периоды эксплуатации приведены на рис. 2.

Рис. 2. Кривые изменения суточных расходов воды р. Белой в весенне-летние периоды в створе Юмагузинского водохранилища

К неблагоприятным факторам работы водохранилища относится ограниченная емкость регулирования. Опасность затопления Каповой пещеры, расположенной в 15 км выше водохранилища, ограничивает подъем уровня (подпор) воды. Исходя из этих факторов, предельно возможная абсолютная отметка гребня плотины– 273 м, а абсолютная отметка ФПУ – 270 м.

Режим работы водохранилища обоснован водохозяйственными расчетами по годам 25%, 50% и 95% обеспеченности.

Для определения размеров подачи воды из водохранилища, для обеспечения санитарной проточности, удовлетворения водопотребления отраслей народного хозяйства, а также выполнения функций противопаводковой защиты разработан диспетчерский график (рис. 3).

Рис. 3. Диспетчерский график управления водными ресурсами Юмагузинского водохранилища

Линии наполнения (a-a, b-b): a-a – расход воды, поступающей в нижний бьеф гидроузла в период наполнения водохранилища при прогнозе весеннего половодья объемом от 600 до 2600 млн. м3, b-b – при прогнозе весеннего половодья объемом менее 600 млн. м3. Линии принудительной сработки в период летне-осенней межени, осеннего паводка и зимней межени (c-c, d-d): с-с – при прогнозе половодья более 2600 млн. м3, d-d – при прогнозе половодья менее 2600 млн. м3

Диспетчерский график попусков и сбросов в нижний бьеф из водохранилища составлен с учетом характерных лет по водности, времени года, запасов воды в водохранилище на рассматриваемую дату гидрологического прогноза на ближайший отрезок времени (декада, месяц, квартал).

В главе 4 «Геоэкологическая оценка Юмагузинского водохранилища» рассматриваются источники антропогенного влияния на водные ресурсы и анализируются гидрохимические и гидробиологические условия формирования качества воды. Сооружение водохранилища ведет к значительному перераспределению стока р. Белой по сезонам года, определяет сезонную и многолетнюю динамику изменения минерализации (М) и химического состава воды. В результате выполненных натурных и экспериментальных исследований установлены основные закономерности формирования гидрохимического режима Юмагузинского водохранилища. Он обусловлен комплексом естественных и техногенных факторов, контролирующих состояние природной среды в бассейне р. Белой. Главными среди них являются: ландшафтно-климатические и геолого-гидрогеологические условия, процессы физического, химического и биологического выветривания, трещиноватости и карста, а также физико-химические и биохимические процессы, происходящие в самом водохранилище. Существенное влияние на качество воды оказывают промышленные (металлургические, металлообрабатывающие и др.) предприятия г. Белорецка, пос. Тирлянский и других населенных пунктов, расположенных в верхнем течении р. Белой.

Под воздействием природных факторов формируется общий ионно-солевой (макро- и отчасти микрокомпонентный) состав и, как следствие, М воды. Влияние техногенеза относительно слабо отражается на макрокомпонентном составе воды, а микрокомпонентный – в значительной степени определяется им. Концентрация и состав основных ионов в воде зависят от геохимических особенностей вод рек, питающих водохранилище, а также подземных трещинно-карстовых вод, разгружающихся непосредственно в водохранилище из карбонатных пород (доля подземного питания р.Белой составляет около 21 %). Геохимия речных и подземных вод определяется составом горных пород, слагающих водосборы рек. Большая часть территории, где происходит питание рек, сложена протерозойскими и палеозойскими метаморфическими и осадочными терригенно-карбонатными образованиями: слаборастворимыми кварцитами, метаморфическими сланцами, серпентинитами, кварцевыми и аркозовыми песчаниками, а также более растворимыми известняками и доломитами, подверженными карстовому процессу.

Анализ условий формирования химического состава воды Юмагузинского водохранилища позволяет следующим образом сгруппировать основные источники техногенного влияния на качество воды:

- продукты переработки берегов и связанные с ними ингредиенты;

- сельскохозяйственные, коммунально-бытовые и промышленные стоки населенных пунктов;

- затопленный почвенно-растительный покров.

До 80 % от всей береговой линии водохранилища составляют берега преимущественно выпуклые, крутые (часто отвесные). Под действием волн с них смывается почвенно-делювиальный покров выше НПУ на 0,5-2,0 м. Наиболее интенсивной переработке подвергаются берега с развитым пойменно-террасовым комплексом в среднем и верхнем течениях водохранилища. Переработка берегов происходит главным образом под влиянием ветровых волновых явлений.

Процессы формирования берегов и дна водохранилища едины, происходят одновременно и в значительной степени зависят от режима эксплуатации и колебания уровня воды водохранилища (достигает 45 м). Продукты переработки берегов, а также взвешенный материал, приносимый р.Белой и ее притоками, формируют донные отложения. Концентрация взвешенных веществ в зависимости от сезона года колеблется от 3-10 в меженные периоды до 90-162, иногда до 260 мг/дм3 в половодье. За пятилетний период эксплуатации водохранилища образовался слой ила мощностью до 10 см.

Исследование донных отложений показало, что механический состав их на 29-52,7 % представлен песчаными фракциями, до 47,3-71,0 % - глинистыми. Глинистым осадкам свойственен смешанный гидрослюдисто-монтмориллонитовый состав. Они, как и содержащиеся в них органические вещества (ОВ), обладают высокой емкостью поглощенного комплекса (до 80-100 моль/100 г породы) и в результате сорбционных процессов способны к поглощению и воспроизводству растворенного вещества, в частности тяжелых металлов. В результате содержание последних в илах составляет (мг/кг породы): Fe – 31654-33022, Cu – 44-46, Zn – 76-90, Mn – 845-1270. Процессы комплексообразования с ОВ уменьшают сорбционную способность металлов. Также в составе воды и поглощенного комплекса глинистых осадков преобладают щелочноземельные компоненты (Ca2+ и Mg2+), существенной метаморфизации воды за счет обменно-адсорбционных процессов, судя по всему, не происходит.

Значительную роль в формировании состава воды в первые годы существования водохранилища играют: первичная продукция органических веществ, органические и биогенные вещества, поступающие в водоем из залитого ложа при минерализации древесной, луговой, высшей водной растительности и отмершего планктона.

Основными источниками поступления биогенных элементов являются сельскохозяйственные, коммунально-бытовые стоки, затопленный почвенно-растительный покров и пр. Общий вынос биогенных элементов в бассейн верхнего течения р.Белой составляет: азота 3900, фосфора 1700 т/год. Содержание нефтепродуктов и ПАВ по всей акватории водохранилища ниже ПДК рыбохозяйственного назначения.

Экспериментальные исследования, выполненные совместно с А.О. Полевой (2007 г.) для выяснения зависимости формирования гидрохимического режима от затопленной древесины, показали, что в первые 10-12 суток после затопления происходит наибольшая экстракция веществ. Содержание О2 снижается от 7,90 до 3,03 мг/дм3, увеличиваются показатели БПК5 и ХПК: от 3,6 до 7,6-8,4 мг/дм3 О2 и от 16,1 до 25,8-52,8 мг/дм3 соответственно.

На основе полученных данных установлено, что при полном разложении остатков древесных пород (167306 т) в водохранилище поступает: NH4+ - 7358, NO3- - до 1304, Робщ – до 3296, С – до 181357, N – до 33700, фенолы – до 308 кг (за первые два года 60-80 % от этих количеств). Затопленная древесина является источником продолжительного (не менее 20 лет) поступления в воду минеральных и органических веществ.

Химический состав воды р.Белой до заполнения водохранилища характеризовался гидрокарбонатным магниево-кальциевым составом с М от 0,25 до 0,32 г/дм3. В паводковый период М снижалась до 0,10-0,15 г/дм3. Среди анионов преобладал ион HCO3- - от 165 до 195 мг/дм3 (от 72 до 86 %), содержание SO42- и Cl- составляло соответственно 4,0-20,0 мг/дм3 (2,3-9,5 %) и 3,4-10,2 мг/дм3 (3,4-8,0 %). Среди катионов преобладали ионы Ca2+ - 32-48 мг/дм3 (46,4-53,9 %), иногда Mg2+ - 14,5-19,5 мг/дм3 (33,7-46,6 %), тогда как концентрация иона Na+ не превышала 3,1-12,7 мг/дм3 (4,1-7,3 %). Нередко в воде обнаруживался SiO2 в количестве 2,2-9,0 мг/л. В относительно небольших концентрациях (обычно менее 0,01 мг/дм3) в воде присутствовали металлы (Cu, Zn, Ni. Cr и др.). Вода имела щелочную реакцию среды (рН 8,18-8,26) и содовый гидрохимический тип (первый, по классификации О.А. Алекина). Химический состав и М вод притоков р.Белой близки к таковым Бельской воды. Отличительной чертой их служат меньшие концентрации металлов, поступающих в воду за счет окисления сульфидов, содержащихся в горных породах различного генезиса.

После заполнения водохранилища макроэлементный состав и М воды существенно не изменились и на всем его протяжении являются довольно однородными. Вода сохранила HCO3 – Mg – Ca состав, М в верхнем течении – 0,23, у плотины – 0,17 г/см3, т.е. происходит ее существенное разбавление. Часто в составе воды над ионом Na+ (4,7-6,9 мг/дм3) превалирует ион К+ (8,5-11,5 мг/дм3), значительная часть которого имеет биогенную природу. Другим источником элементы являются калиевые полевые шпаты (ортоклаз, микроклин), при гидролизе которых вместе с К+ в воду поступает и SiO2. Концентрация главных ионов в зависимости от гидрометеорологических условий испытывает значительные колебания по сезонам года: максимальные наблюдаются в зимнюю межень, когда концентрация Ca2+ достигает 46,3, а SO42- - 24,4 мг/дм3, против соответственно 15,0 и 11,2 мг/дм3 в весенне-летнее время.

Микрокомпонентный состав – концентрации металлов, биогенных и органических веществ (нефтепродукты, фенолы и др.) – во многом определяется влиянием предприятий населенных пунктов, расположенных выше водохранилища (рис. 4). Концентрация Pb достигает 0,11, Zn – 3,3, Hg – 0,005 мкг/дм3. Химическое потребление кислорода в весенне-летнее время колеблется от 5,0 до 27,5 мг/дм3, наиболее пониженные показатели наблюдаются в зимнее время. Низкими значениями (1,1-1,5 мг/дм3 О2) в зимнее время характеризуется и биохимическое потребление кислорода (БПК5). В летнюю межень оно составляет 4,0-6,9 мг/дм3 О2.

Согласно комплексной экологической классификации качества поверхностных вод суши, по гидробиологическим показателям состояние Юмагузинского водохранилища характеризуется следующим образом:

1) по концентрации хлорофилла «а» - мезотрофы, второй класс качества воды с разрядом «вполне чистая»;

2) по биомассе фитопланктона (7,0-14,0 мг/л) – эвтрофно-политрофное, четвертый класс качества воды с разрядом «сильно загрязненная»;

3) по уровню валовой первичной продукции фитопланктона (в среднем 2,9 г/м2сут О2) – эвтрофное, третий класс качества воды с разрядом «слабо загрязненная». Развитие водохранилища характеризуется умеренным эвтрофированием.

Выполнено геоэкологическое зонирование акватории Юмагузинского водохранилища с учетом режима эксплуатации, влияния природных и техногенных факторов на качество водных ресурсов (рис. 5). Выделены 4 зоны.

Первая зона постоянного затопления выделяется от створа водохранилища до 16 км, с ярко выраженным озерным режимом. После сработки уровня до отметки 225 м (УМО) обнажаются берега.

Рис.4. Изменение содержания компонентов в верхнем течении р. Белой (от пос. Тирлян до плотины Юмагузинского водохранилища)

НП – нефтепродукты, г.п. – гидрохимический пост

Для этого участка характерно присутствие первичных грунтов, сохранившихся после затопления незаиленных почв, подвергшихся в условиях залития существенным изменениям, и вторичных грунтов, образующихся из большей части взвешенного вещества, поступающего в водохранилище. Это водная масса собственно водохранилища.

Вторая зона ежегодного затопления (240-250 суток) выделяется на участке 16-58 км (от отметки уровня 225 до 253 м – НПУ). В результате сработки уровня водохранилища обнажаются берега и образуются осушенные участки дна. Эта зона переходного озерно-речного режима, в которой происходит трансформация речной воды в водную массу, характерную для водоемов с замедленным водообменом.

Третья зона кратковременного затопления в весеннее половодье (до 80 суток – с мая по июль) выделяется на участке 58 – 68 км на отметках 253 –260 м (РПУ) и является транзитной речной. Содержание биогенных веществ зависит от их количества, вносимого питающими реками.

Четвертая зона кратковременного затопления (до 15 суток) при катастрофических весенних половодьях 0,01 % обеспеченности выделяется на участке 68 – 90 км на отметках 260 – 270 м (ФПУ).

На участках с 16 по 26 и 38 по 50 км наблюдается повышенное органическое загрязнение водохранилища, вызванное затоплением пойменных участков в местах бывшего расположения населенных пунктов и сельскохозяйственных земель.

1 2 3 4 5 1.6 0 1.6 3.2 км


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.