Формирование гидрологического режима водосборов малых равнинных рек

5.1 Методика геоэкологического анализа антропогенных воздействий на малые равнинные водосборы (на примере бассейна р. Истры)

Методика основана на построении матрицы антропогенных нагрузок на водосборы малых рек бассейна р. Истры и геоэкологическом (комплексном) районировании его территории по преобладающим источникам антропогенных воздействий и по степени экологической опасности. В работе приведен алгоритм действий по реализации данной методики. Водосборы малых рек в бассейне р. Истры выделялись по топографической карте масштаба М.1:100000 путем оконтуривания границ их водосборов и русловой гидрографической сети. В результате весь бассейн основной р. Истры был дифференцирован на 16 водосборов ее притоков и зону взаимовлияния Истринского водохранилища (подробнее об этом понятии будет сказано ниже).

Для каждого из водосборов по данным на 1995 г. была определена антропогенная нагрузка от разных видов источников загрязнения – промышленности и ЖКХ, сельского хозяйства, рекреации и селитебных территорий. Кроме того, для каждого водосбора получена оценка его залесенности (в %), которая рассматривается как природный фактор, способный в определенной степени компенсировать антропогенные нагрузки.

В работе дана детальная характеристика методов количественной оценки антропогенной нагрузки от рассматриваемых источников загрязнения. Отметим только, что для промышленности она оценивалась по величине объема сточных вод; сельского хозяйства – по объему выхода твердых и жидких отходов и содержащегося в них действующего вещества (NPK) в животноводстве; селитебных территорий и рекреации – по содержанию биогенных элементов(БЭ - NPK) в хозяйственно – бытовых сточных водах, поступающих в реки после прохождения очистных сооружений.

Информация об абсолютных и относительных (баллах) значениях показателей антропогенных нагрузок и залесенности для каждого частного водосбора сведена в матрицу (табл. 4). На основе матрицы антропогенных нагрузок и залесенности в рассматриваемом бассейне выделено 4 типа водосборов с преобладанием того или иного вида антропогенного воздействия (рис.5). Внутри типов все водосборы в зависимости от сочетания баллов антропогенной нагрузки и залесенности подразделяются на 12 классов, для каждого из которых получены балльные оценки экологической опасности (табл. 5).

По результатам двухэтапной (по типам преобладающих антропогенных нагрузок и сочетанию их видов) классификации водосборов выполнено районирование бассейна р. Истры по степени экологической опасности (рис. 6).

Таблица 4.

Матрица факторов антропогенных нагрузок и залесенности в бассейне р. Истры (1995 г.)

Рис. 5. Районирование водосбора р. Истры по преобладающим видам антропогенных воздействий

Таблица 5.

Классификация водосборов в бассейне р. Истры по сочетанию природно-антропогенных факторов и степени экологической опасности

Рис.6  Районирование водосбора р. Истры по степени экологической опасности.

Анализ картосхем на рис.5-6 позволяет объективно показать значительную пространственную неоднородность распределения антропогенной нагрузки в данном речном бассейне, выделить водосбор р. Маглуши, находящийся в критическом геоэкологическом состоянии, и показать, что более половины территории всего бассейна р. Истры находится под влиянием сильного и очень сильного антропогенного воздействия. Лишь небольшая часть территории бассейна, расположенная на северо – востоке, является относительно «чистой» от влияния антропогенных факторов. На основании этого анализа сделан вывод о том, что в целом геоэкологическая ситуация на территории всего бассейна р. Истры является весьма неблагоприятной с точки зрения ее влияния на компоненты природной среды и прежде всего на водные ресурсы этой реки.

5.2 Геоэкологический анализ зоны взаимовлияния Истринского водохранилища

Более простой вариант методики ГЭА, в котором используется минимально доступная информация о природных и антропогенных факторах, разработан для анализа геоэкологического состояния зоны взаимовлияния Истринского водохранилища [С.В. Ясинский 2004].

В естественных условиях водосбор и водный объект, особенно малая река, находятся в постоянной достаточно устойчивой взаимосвязи друг с другом. Создание водохранилищ нарушает сложившееся относительное равновесие во взаимодействии водосбора и водного объекта. В результате на водосборе образуется зона влияния водохранилища, в пределах которой изменяются климатические условия, режим подземных вод, наблюдаются затопление, подтопление, заболачивание, изменения почвенного и растительного покровов [Водохранилища…, 1986]. Часть площади водосбора, непосредственно примыкающая к урезу воды, на которой процессы взаимного влияния в системе «водосбор-водохранилище» проявляются наиболее отчетливо и протекают наиболее интенсивно, может быть названа «зоной наибольшего взаимовлияния» (ЗНВ) [Б.Г. Петров, 1986, 2004].

Размеры ЗНВ зависят от площади самого водного объекта и особенностей физико-географических условий района его расположения. Анализ совокупности процессов и факторов, определяющих взаимодействие Истринского водохранилища с окружающими его геосистемами, а также детальный учет рельефа этой территории, выполненные в работе, позволили выделить для него ЗНВ, граница которой проведена по линии первого местного водораздела, расположенного на расстоянии 3 – 6 км от уреза воды при НПГ. Общая площадь ЗНВ = 220.5 км2, что составляет 20% площади водосбора Истринского водохранилища и 10.7% площади всего бассейна р. Истры. В качестве топологической единицы рассмотрения геоэкологической ситуации выбран элементарный водосбор (ЭВ). На рассматриваемой территории ЗНВ Истринского водохранилища по топографической карте М. 1: 100000 было выделено 34 ЭВ малых рек (< 10 км), логов, крупных оврагов, балок.

Антропогенная нагрузка на ЗНВ Истринского водохранилища представлена тремя основными источниками загрязнения: животноводческой отраслью сельского хозяйства, рекреацией и селитебными территориями. Согласно приведенной выше методике ГЭА, для ЗНВ Истринского водохранилища разработана матрица антропогенных нагрузок. Однако, в отличие от подробной оценки антропогенных факторов, в данном случае ограничились более простыми показателями, а именно: для характеристики животноводческой отрасли сельского хозяйства использовалось численность крупного рогатого скота (КРС), рекреации и селитебных пунктов – число учреждений отдыха и населенных пунктов. В качестве природного фактора, компенсирующего антропогенные воздействия, как и ранее, в матрицу включена залесенность каждого ЭВ (%). На следующем этапе в зависимости от сочетания антропогенных факторов и залесенности проведена классификация всех выделенных ЭВ на 10 классов. Для каждого класса, в которые вошло от 1 до 12 ЭВ, экспертным путем получены балльные оценки экологической опасности. По доминирующему фактору (имеющему наивысший балл) 10 классов были объединены в 4 типа антропогенных воздействий: 1-ый тип - воздействие рекреации. В этот тип вошли 7 ЭВ. 2-й тип – воздействие животноводческих комплексов и селитебное, объединивший 12 ЭВ. 3-й тип – в него вошли 10 ЭВ  подверженных загрязнению от всех видов антропогенных факторов в сочетании с их низкой залесенностью; 4-ый тип объединил 5 ЭВ  с отсутствием какого – либо влияния хозяйственной деятельности. На основе выполненной классификации проведено районирование рассматриваемой территории по типам природно-антропогенных нагрузок (рис.7). Оно показывает, что максимальную антропогенную нагрузку испытывает верхний участок ЗНВ Истринского водохранилища, а в целом геоэкологическое состояние ее территории также может быть охарактеризовано как неблагополучное. Разработанные методики ГЭА антропогенных нагрузок для всего малого речного бассейна или для его части позволяют объективно выявлять водосборы притоков основной реки или ЭВ на территории ЗНВ водохранилищ находящиеся в наиболее неблагоприятном геоэкологическом состоянии. Поэтому именно на этих водосборах целесообразно осуществление первоочередных проектных и натурных водоохранных мероприятий. В результате проведения этих мероприятий должна значительно улучшаться геоэкологическая ситуация на малых водосборах и ЭВ с максимальной антропогенной нагрузкой и, вследствие этого, – водный режим и качество воды не только дренирующих их водотоков, но и на значительном протяжении основной реки и самого водохранилища. Важно отметить необходимость повторного проведения такого анализа с периодичностью не реже 1 раза в 5 лет. Это позволяет выявить динамику изменения геоэкологической ситуации на водосборах, а также оценить эффективность проведения водо- и природоохранных мероприятий, если они за этот период осуществлялись.