Закономірності та екологічне значення гідрологічних та гідрохімічних характеристик басейну р. Сіверського Дінця - Автореферат

Ріст населення та зростаюча господарча діяльність в басейнах річок України, інтенсифікація використання їх водних ресурсів, скид стічних вод викликають значні зміни природних умов розвитку річок, за яких порушується режим стоку, змінюється характер руслових процесів і життєдіяльності угрупувань водних організмів і т. і. Саме вони відкривають можливість встановлення ролі гідрологічних характеристик і, в першу чергу, руслоформуючих витрат у процесі переносу полютантів, математично обґрунтованих закономірних звязків і на їх основі виявлення механізму отримання вірогідних прогнозів екологічного стану річкових вод при різних умовах забруднення. Для досягнення поставленої мети було вирішено такі завдання: виявлено природні передумови формування якісного і кількісного складу вод басейну, їх роль в оцінці екологічного стану басейну річки; Захищаються екологічна значимість і виявлені закономірності гідрологічних і гідрохімічних характеристик у формуванні сучасного стану басейну; система оцінки екологічного стану басейну на основі існуючих гідрологічних і гідрохімічних характеристик. Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що дисертаційні розробки дозволили не тільки встановити характер і динаміку основних гідрологічних показників та характеристик важливої для української держави водної артерії, але і одержати надзвичайно важливий і значний банк даних для оцінки і прогнозування екологічного стану басейну.Дінця є найбільш чутливими елементами гідросітки, і на їх діяльність впливають такі фактори, які в більшості ігноруються при аналізі змін, що проходять на великих річках. Русло будь-якої річки з часом підлягає досить значним змінам, які проходять достатньо повільно і стають помітними лише через значний відрізок часу, тому екологи часто нехтують змінами форми, рельєфу, падіння і обрисами, тобто розглядають річку як статичну систему. Таким чином, для деяких гідрологічних показників і, перш за все, для руслоформуючих витрат встановлено додаткову - екологічну функцію, виявлено визначальну їх роль у формуванні екологічного стану річкової системи. басейн гідросітка екологічний річка Аналіз гідрологічних і гідрохімічних показників дозволив вперше виявити значну кількість закономірностей їх динаміки та показав, що серед гідрологічних характеристик, що визначають "зовнішній" стан водної системи є руслоформуючі витрати і виявлено переважаючий вплив антропогенної складової у формуванні "внутрішнього" екологічного стану басейну річки незалежно від коливань водності. Простежується закономірність: середні значення витрат води на підйомі першого 11-річного циклу у 33-річному складає 68,2-68,4 м3/с; середнє значення витрат води на спаді кривої закономірно росте.Дінця спостерігається тенденція до зниження максимальних витрат води; характерним для річок є також значне збільшення мінімальних витрат. Аналіз схем "Інтенсивність змиву" і "Стоку наносів" показав, що модуль стоку наносів змінюється не пропорційно інтенсивності змиву матеріалу з грунтів. Згідно проведеного районування басейну за характером проходження руслоформуючих витрат виділено три зони: зона з двома інтервалами руслоформуючих витрат (більша частина бассейну); зона з одним інтервалом руслоформуючих витрат (північно-західна частина басейну); зона з трьома інтервалами руслоформуючих витрат (середня течія). В результаті проведених вимірювань морфологічних характеристик русел та дослідження розповсюдження видів деформацій русел виділено три їх різновидності в басейні: мандруючі, розгалужені на рукави і нерозгалужені, відносно прямолінійні. Дінця переважають русла з сегментними та петлеподібними колінами (52% усіх русел річок басейну).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. В басейні Сів. Дінця спостерігається тенденція до зниження максимальних витрат води; характерним для річок є також значне збільшення мінімальних витрат.

2. Підтверджено чітко визначену тенденцію до загального зниження середньої температури до 60-х рр.

3. Побудовано схему модуля стоку наносів та виділено 3 зони: <10 т/км2; 11-20 т/км2; 21-30 т/км2. Для більшості річок характерне збільшення вниз за течією обєму стоку наносів. Деякі відхилення від цієї тенденції поясняються існуванням карсту.

4. Аналіз схем "Інтенсивність змиву" і "Стоку наносів" показав, що модуль стоку наносів змінюється не пропорційно інтенсивності змиву матеріалу з грунтів. Однак, на обох схемах простежується загальна тенденція до зменшення показників у середній і нижній течіях Сів. Дінця. Для більшості приток характерне зростання цих же показників вниз за течією. Інтенсивність змиву зменшується вниз за течією Сів. Дінця від 10 до 2-3 т/га за рік.

5. Побудована схема каламутності і проведене районування дозволили виділити три зони: малої каламутності (100 - 250 г/м3), середньої каламутності (250 - 500 г/м3), високої каламутності (500 - 1000 г/м3).

6. Розрахований показник ступеня m у формулі стоку наносів, за нашими даними, змінюється у межах басейну від 1,4 до 2,4.

7. Згідно проведеного районування басейну за характером проходження руслоформуючих витрат виділено три зони: зона з двома інтервалами руслоформуючих витрат (більша частина бассейну); зона з одним інтервалом руслоформуючих витрат ( північно-західна частина басейну); зона з трьома інтервалами руслоформуючих витрат (середня течія).

8. В результаті проведених вимірювань морфологічних характеристик русел та дослідження розповсюдження видів деформацій русел виділено три їх різновидності в басейні: мандруючі, розгалужені на рукави і нерозгалужені, відносно прямолінійні.

Встановлено, що в басейні Сів. Дінця переважають русла з сегментними та петлеподібними колінами (52% усіх русел річок басейну). Врізані коліна складають 7% усіх русел, а вимушені і адаптовані 13% .

9. Встановлено, що для малих річок, звязок радіуса кривини колін і руслоформуючих витрат лінійний: r = ¦ (Qф) і переходить у ступеневий при значеннях руслоформуючих витрат, що перевищують 600-700 м3/с.

10. Питома вага антропогенної складової у формуванні мінеральної частини речовин, розчинених у річкових водах, складає 34,3%. За останні 10 років величина антропогенної складової знизилась приблизно на 23%. Проведені дослідження показали, що більша частина компонентів, що характеризують сольовий склад вод (сульфати, хлориди, кальцій, магній), мають загальну тенденцію до зниження їх концентрації у 80-90-их р.р. Гідрокарбонати і феноли на фоні коливального характеру їх зміни, залишаються відносно стабільними. Несуттєво підвищуються значення кисню і РН. Значення концентрації нафтопродуктів, нітритів, нітратів мають тенденцію до зростання. Однак, у 90-их р.р. їх вміст у воді відносно стабілізується і навіть спостерігається незначне зниження, яке повязане зі спадом виробництва. Вміст міді у водах басейну Сів. Дінця має чітку тенденцію до підвищення на протязі 80-90-их р.р.

Коливання більшості гідрохімічних показників, за виключенням елементів сольового складу, не залежать від змін витрат води. Це дає основу висунути на перший план антропогенну складову формування якісного складу вод басейну Сів. Дінця.

11. Аналіз гідрологічних і гідрохімічних показників пересвідчує, що серед гідрологічних характеристик, які визначають "зовнішній" стан водної системи, є руслоформуючі витрати і виявив переважний вплив антропогенної складової у формуванні "внутрішнього" екологічного стану басейну річок незалежно від коливань водності.

12. Для природного стоку не існує розроблених граничних значень заборів води у визначеному створі річки. Оптимальними критеріями стоку запропоновано вважати той інтервал витрат води, який забезпечує існування водної флори і фауни (нижня межа), а верхня межа, та, за якої не здійснюється затоплення сільгоспугідь, будівель і т.ін.

13. Для оцінки каламутності, як показника якості води, було складено схему оптимальних показників, які змінюються за зміною водності.

14. Розроблено і запропоновано системну модель для оцінки і прогнозування екологічного стану басейну річки. Сутність її полягає в екологічній оцінці стійкості власне русла і заплави, тобто "зовнішнього" стану водного обєкту як ланцюга екосистеми.

15. Для території басейну Сів. Дінця проведено районування за фактором стійкості заплави. Стійкість заплави визначається умовами проходження руслоформуючих витрат.

16. Зроблено оцінка ступеня стійкості території басейну до яружної ерозії і складено розрахунковим шляхом схему екологічної напруги за параметрами густини та щільності яружної сітки.

17. Складено схему стійкості русел річок басейну Сів.Дінця до замулення. Виявлено, що головним критерієм при цьому є транспортуюча здатність.

18. В результаті сукупного аналізу графіків водності і сонячної активності виявлено 11-річну і 33-річну циклічності. Простежується закономірність: середні значення витрат води на зростанні кривої першого 11-річного циклу у 33-річному складає 68,2-68,4 м3/с; середнє значення витрат води на спаді кривої закономірно росте.

Середні значення каламутності у 33-річному циклі на підйомі кривої закономірно зменшується від 39,9 до 13,4 мг/л, у той час, як середнє значення каламутності на спаді залишається практично постійним - 32-33 мг/л. В цілому спостерігається спочатку підвищення середніх циклічних значень каламутності до 1945 року (35,1 мг/л), потім їх зниження.

19.Здійснено прогноз природної складової водності на базі циклів сонячної активності. Антропогенна складова спрогнозована за методикою Л.М. Горєва, С.І. Дорогунцова, М.А. Хвесика.

Розраховано прогноз іонного стоку до 2008 року і антропогенна складової іонного стоку на майбутнє десятиріччя. Необхідно мати на увазі, що дія факторів, які формують антропогенний іонний стік, не є закономірною і залежать від розвитку економіки, змін природних умов, використання водних ресурсів.

Некос С.В. (Степанян). Сток наносов и русловые процессы на реках бассейна Дона // Геоморфология. - 1997. - №2. - С. 61-70. (співавтор Чалов Р.С.)

Степанян С.В. Екологічне значення гідрологічних та гідрохімічних характеристик басейну р. Сіверський Донець і їх вивчення.// Вісник Харківського університету: Геологія - Географія - Екологія. - 1998. - №402. - С. 197-198.

Некос С.В. (Степанян). Закономерности развития эрозионных процессов на северо-востоке Украины // Экзогенные процессы и окружающая среда. - М.: Наука, 1990. - С.102. (співавтор Дамасевич А.Н.)

Некос В.Ю., Некос С.В., Степанян С.А., Шульженко Л.С. Особливості природного середовища та географічний нарис Слобожанщини/ / Історія Слобідської України. Навч. посібник з народознавства та краєзнавства/ За редакцією В.І. Торкатюка, О.Л. Сидоренка. - Х.: Основа, 1998. - С. 8 - 37.

Некос С.В. (Степанян). Закономерности развития эрозионных процессов на северо-востоке Украины. В кн."Экзогенные процессы и окружающая среда" М. Наука, 1990, ст. 156-162. (співавтор Дамасевич А.Н.)

Некос С.В. (Степанян). Роль эрозионной сети в формировании экологической обстановки территории. В сб. "Эрозиоведение, теория, эксперимент". Тез. докл. Всес. научн. конф. Москва, 26-28 дек. 1991. - М.: МГУ, 1991 г. - с. 48. (співавтор Дамасевич А.Н.)

Некос С.В. (Степанян). Проблемы изучения состояния и разработки путей оздоровления качества вод малых рек бассейна р. Сев.Донец. В зб. "Регіональні проблеми природокористування та екологіі в Україні" Тез. доп. Міжрегіональної науково-практичної конференціі, Харків, березень 1994. - Харківський держ. університет, 1994 г. с. 97

Степанян С.В. Вплив геоморфологічних факторів i процесів на формування екологічного стану басейну р.Сіверський Донець/ / "Сучасний стан та перспективи розвитку геоморфологіі, неотектоніки, геологіі та палеогеографіі антропогену Украіни" Тез. доп. наук. конф. - К.: ВПЦ "Київський університет", 1996 р. с. 107.

Степанян С.В. Методичні рекомендації до практичних рабіт з курсу "Загальна гідрологія". - Харків, 1998. - 49 с.