Характеристика закономерностей современных процессов осадкообразования в водоемах замедленного водообмена. Исследование особенностей запасов и скорости накопления органического вещества, биогенных элементов, вредных поллютантов в донных отложениях.
Аннотация к работе
Поэтому исследование седиментогенеза в водохранилищах, может рассматриваться как самостоятельный раздел изучения осадочного вещества в верхнем слое литосферы Земли (Лисицын, 2001). Регулирование уровня воды обусловливает особый, присущий только водохранилищам гидроэкологический режим, который определяет специфику формирования, распределения, накопления и качественного состава седиментов. Донные отложения (ДО) - это многокомпонентные природные объекты, отражающие в своей структуре и свойствах все разнообразие внутриводоемных, бассейновых и планетарных гидрофизических и биогеохимических процессов, непосредственно влияющих на функционирование пресноводных экосистем через взаимодействие между водой, седиментами и биотой. Исследование донных отложений в водохранилищах имеет большое научное и практическое значение при решении общелимнологических, гидробиологических, экологических и социальных проблем, а также при проектировании водохранилищ, их эксплуатации, реконструкции и восстановлении. Применение единых методик и прямых (in situ) определений характеристик интенсивности осадконакопления, позволяющих проследить движение масс взвешенных частиц от источника поступления до их выпадения на дно, является одним из главных приоритетов в изучении потоков вещества и энергии в водохранилищах и открывает широкие возможности в количественной гидроэкологии и новейших технологиях.Физико-географические характеристики водохранилищ Волги рассматриваются с позиций многофакторных особенностей и степени их воздействия на происхождение, формирование, распределение, структуру и качественный состав ДО. Бассейн Волги и ее притоков расположен в средней части Русской равнины, и только узкая полоса простирается в Уральской горной стране. Вдоль Волги тянется гигантская складка, изгибаясь, она образует волжскую флексуру, называемую “швом” Русской платформы. От Казани до Волгограда она переходит в Приволжский прогиб, где теряется в обширной Прикаспийской низменности (Волга и ее жизнь, 1976). На Европейской территории России создано 1807 водохранилищ, объемом более 1 млн. м3 и суммарной площадью акваторий свыше 45 тыс. км2 (Эдельштейн, 1998).Шамова “Заиление водохранилищ” (1939), в которой приводятся сведения о формировании и распределении донных отложений, методах расчета накопившихся наносов и продолжительности их занесения. Первоначальные исследования водохранилищ Волжского каскада были связаны с проблемами формирования ложа и переработки берегов: Рыбинского (Живаго, 1951; 1954), Куйбышевского (Широков,1965), Чебоксарского (Законнов, Иконников, Законнова, 1999). Затем появились работы посвященные формированию, распределению и накоплению ДО (Курдин, 1959, 1961; Буторин, Зиминова, Курдин, 1975; Законнов, 1981, 1995) и аккумуляции органического вещества (ОВ) и биогенных элементов (БЭ) (Законнов, Зиминова, 1984, Законнов, 1993). Следующим этапом исследования водохранилищ стал геоэкологический, обеспечивающий комплексный подход в изучении функционирования пресноводных экосистем. За время существования водохранилищ Волги на них проведено от 2 до 6 плановых через 10-15-20 лет и специальных грунтовых съемок (табл.2), во время которых в полевых условиях определяли типы, мощность и распределение осадков, а в камеральных - гидрофизические и химические показатели по единым методикам, апробированным на водоемах бассейна Верхней Волги (Буторин и др., 1975).Изначальный грунтообразующий комплекс затопленного ложа был представлен обнаженными кристаллическими и осадочными породами, перекрытыми чехлом аллювиальных осадков, разнообразными почвами и торфяниками. Все это созданное природой на поверхности Земли ушло под воду и послужило исходным материалом для формирования грунтов водохранилищ. За короткое время (от нескольких месяцев до нескольких лет) резко изменились условия их существования - от аэральных до аэрально-аквальных (период наполнения до НПУ - нормального подпорного уровня или в результате регулирования уровня воды) и аквальных (рис.2). Оказавшись в аквальной среде, почвы разбухают под действием процессов пептизации, а под воздействием гидродинамических сил размываются и переоткладываются (аккумулируются) в местах, где эти явления слабо проявляются (заливы, заостровные пространства, затопленные русла рек, старицы и озера). В первую очередь происходит упорядоточение гранулометрического состава в зависимости от скорости стоковых и ветровых течений и воздействия волнового размыва на дно, от крупнодисперсных - валуны, галька, гравий, песок, к тонкодисперсным (алеврито-пелитовые фракции)-песчанистым и глинистым илам различного цвета.Морфометрические и гидрологические особенности водохранилищ обусловливают специфику распределения донных осадков. Уже первые грунтовые съемки, проведенные через 10-20 лет с момента их заполнения, зафиксировали резкое сокращение площадей, занятых почвами, увеличение ареалов песка в местах размыва и выделились зоны накопления тонкодисперсных отложений. Распределение площадей основных типов грунтов каскада волжских водохранил