Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические и методические основы изучения водных ресурсов 10
1.1.Понятие о водных ресурсах региона 10
1.2. Методологические подходы при изучении условий формирования водных ресурсов 15
1.3. Методы оценки состояния водных ресурсов 20
1.4. Понятие об орошаемом земледелии 24
1.5. Методология исследования условий формирования водных ресурсов для орошения в регионе с неустойчивым увлажнением земель 37
Глава 2. Природные и антропогенные факторы формирования водных ресурсов Курской области 45
2.1. Природные факторы 45
2.1.1. Климатические условия 45
2.1.2. Геологическое строение и рельеф 47
2.1.3. Гидролого-гидрогеологические условия 52
2.1.4. Почвенно-растительный покров 53
2.1.5 Типизация речных водосборов по условиям формирования водных ресурсов 56
2.2. Антропогенные воздействия на природную среду 59
Глава 3. Водные ресурсы и их использование 68
3.1. Ресурсы поверхностных вод 68
3.2. Ресурсы подземных вод 73
3.3. Использование водных ресурсов 76
3.4. Комплексная оценка качества водных ресурсов по гидрохимическим показателям 78
Глава 4. Оптимизация орошаемого земледелия в Курской области 91
4.1. Состояние орошаемого земледелия 91
4.2. Оценка условий проведения орошения земель в Курской области 93
4.3. Типизация речных водосборов Курской области по условиям проведения орошения земель 101
4.4. Мероприятия по развитию орошаемого земледелия в Курской области 106
Заключение 112
Литература 114
Приложения 125
- Методологические подходы при изучении условий формирования водных ресурсов
- Антропогенные воздействия на природную среду
- Комплексная оценка качества водных ресурсов по гидрохимическим показателям
- Мероприятия по развитию орошаемого земледелия в Курской области
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время продовольственная безопасность в Российской Федерации может быть обеспечена при устойчивом развитии сельскохозяйственного производства. Этого можно достичь средствами комплексной мелиорации, включающей в себя орошение земель в сочетании с прогрессивной агротехникой, использованием высокопродуктивных сельскохозяйственных культур, органических и минеральных удобрений. Однако за время проведения аграрной реформы площадь орошаемых земель в нашей стране сократилась с 6,1 до 4, 2 млн. га, а в некоторых регионах, например в Центрально-Черноземном, - более чем в два раза. Департаментом мелиорации Минсельхоза России в 2010 г. была разработана Концепция федеральной целевой программы «Развитие мелиорации сельскохозяйственных земель России на период до 2020 года». Решение проблемы продовольственной безопасности в России при этом предлагается проводить на основе формирования устойчивого и эффективного функционирования сельского хозяйства за счет восстановления и развития мелиоративного фонда. Предусматривается развитие орошаемого земледелия, что позволит значительно увеличить объем сельскохозяйственной продукции на мелиорированных землях.
В 1991 году площадь орошаемых земель в Курской области составляла 47 тыс. га, то есть орошалось 1,9% сельхозугодий. В последние 15 лет произошло сокращение этой площади. Потребность в орошении земель в области определяется комплексом социальных, экономических и природных факторов. Первостепенную роль при этом играет влагообеспеченность земель в вегетационный период. В условиях неустойчивого естественного увлажнения, характерного для этого региона, наиболее эффективным средством обеспечения устойчивости сельскохозяйственного производства является орошение земель. Орошаемые земли здесь целесообразно использовать, преимущественно, под кормовыми севооборотами и культурными пастбищами, что укрепит кормовую базу животноводства; остальную часть орошаемых угодий занимать под посевы овощей, садов и сенокосов. Однако дальнейшее развитие орошаемого земледелия в Курской области встречает определенные трудности в связи с недостаточной изученностью условий использования поверхностных и подземных вод для орошения земель, особенно в южных районах области - наиболее в этом нуждающихся. Необходимы также оценка условий строительства водозаборов с искусственным пополнением подземных вод для орошения в районах распространения водопроницаемых рельефообразующих пород и уточнение нормативов качества вод для полива земель.
Поэтому в настоящее время весьма актуальным вопросом является разработка методологии, в которой предусматривается типизация речных водосборов по показателям, характеризующим условия формирования водных ресурсов и проведения орошения земель, разработка рекомендаций, обеспечивающих оптимальное развитие орошаемого земледелия в регионе.
Целью работы является оценка условий формирования и качества водных ресурсов для орошения земель в Курской области.
Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
проанализировать существующие методы оценки состояния водных ресурсов;
выявить основные природные и антропогенные факторы формирования водных ресурсов Курской области;
провести типизацию речных водосборов по условиям формирования водных ресурсов;
дать оценку качества водных ресурсов по гидрохимическим показателям;
оценить необходимость и условия проведения орошения земель и выделить пригодные для этого площади на территории Курской области;
разработать рекомендации по развитию орошаемого земледелия в Курской области.
Объектом исследований являются поверхностные и подземные воды Курской области.
Предмет исследования - природные и антропогенные процессы, протекающие на водосборах малых и средних рек, влияющие на состояние водных ресурсов и условия проведения орошения земель.
Теоретической и методологической основой диссертации послужили труды учёных: В.Г. Глушков, Б. Д. Зайков, М.И. Львович, С. Л. Вендров, И. А. Шикломанов, А. Л. Великанов, Г.К. Калинин, В.И. Бабкин, Л.Н. Долгов, В.В. Шабанов, Н.А. Плотников, А.А. Дубянский, Н.И. Коронкевич, Л.И. Корытный, Б.И. Кочуров и др.
Методы исследования: сравнительно-географический, статистический, картографический, полевых исследований, аналитический, метод кластерного анализа.
Исходные материалы. В основу диссертационной работы положены результаты полевых исследований автора на территории Курской области, а также материалы ГУ «Курского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды».
Научная новизна работы:
разработана методология исследования условий формирования водных ресурсов для проведения орошения в регионах с неустойчивым увлажнением земель;
проведена типизация водосборов малых и средних рек Курской области по условиям формирования водных ресурсов с использованием бассейнового подхода;
впервые для Курской области выделены площади, пригодные для проведения орошения земель с использованием систем водозаборов с искусственным пополнением подземных вод;
предложены мероприятия по развитию орошаемого земледелия в Курской области.
Теоретическая и практическая значимость работы.
В работе предлагается бассейновый подход, который можно использовать при изучении основных природных и антропогенных факторов формирования водных ресурсов и оценке условий проведения орошения в регионах с неустойчивым увлажнением земель. При этом регулирование местного стока рекомендуется проводить на водосборах малых и средних рек, путем строительства прудов и создания систем водозаборов с искусственным пополнением подземных вод (ИППВо) в условиях распространения водопроницаемых пород. Определяется, что при обосновании этих мероприятий необходимо учитывать природные условия региона и антропогенные воздействия, что позволяет провести типизацию речных водосборов по условиям формирования водных ресурсов в регионе и оценить необходимость и возможность проведения орошения земель.
Практическая значимость работы заключается в выделении районов, наиболее нуждающихся в проведении орошения земель в Курской области. Результаты работы и конкретные материалы диссертации используются в учебном процессе Курского государственного университета по дисциплинам «Гидрология», «Антропогенные ландшафты», «Геоэкология и рациональное природопользование» (Справка о внедрении имеется).
Достоверность результатов работы обеспечивается значительным объемом фактического материала, собранного автором в Курском центре по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Достоверность результатов подтверждается: качеством исходных материалов, применением современных методов исследования при решении поставленных задач, согласованием полученных результатов с данными фактических наблюдений.
Защищаемые положения:
-
-
Методология исследования условий формирования водных ресурсов для орошения в регионах с неустойчивым увлажнением земель.
-
Типизация речных водосборов Курской области по условиям формирования водных ресурсов с использованием бассейнового подхода.
-
Анализ состояния водных ресурсов и возможности их использования для орошения земель в Курской области.
-
Результаты оценки и условия проведения орошения земель в регионе.
-
Рекомендации по развитию орошаемого земледелия в Курской области.
Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертации обсуждались на научных конференциях в КГУ (2009-2011 гг.), в Туле (2009-2011 гг), на научно-практической конференции «Современное состояние и проблемы охраны окружающей среды города Курска и его окрестно- стей»(2009 г.), научно-практической конференции «Географические исследования: История, современность и перспективы, посвященная 45-летию образования географических кафедр КГУ» (2010 г.), VIII Всероссийской научно- технической конференции «Приоритетные направления развития науки и технологий» (г. Тула, 2010 г.), III Всероссийской научно-практической конференции «Эколого-географические проблемы регионов России» (г. Самара, 2012 г.), Всероссийской научно-практической конференции (г. Астрахань, 2012 г.), Международной научно-практической конференции «Достижения и перспективы естественных и технических наук» (г. Ставрополь, 2012 г.). По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 3 работы - в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы, включающего в себя 130 наименований, 5-ти приложений. Основной текст диссертации содержит 113 страниц и включает в себя 17 таблиц и 17 рисунков.
Методологические подходы при изучении условий формирования водных ресурсов
На формирование водных ресурсов в последние десятилетия значительное влияние оказывают снижение объемов и эффективности природоохранной деятельности в условиях новых форм ведения хозяйства [73,74]. Результатом этих эколого-экономических изменений являются нарушение средообразующих и ресурсовоспроизводящих функций геосистем, снижение качества водных ресурсов, изменение режима и количества основных составляющих водных ресурсов - поверхностных и подземных вод [5].
Формирование поверхностных и подземных вод происходит под воздействием природных и антропогенных факторов. Их питание происходит за счет та-лых снеговых вод и при инфильтрации атмосферных осадков [70,88]. К числу основных географических факторов, определяющих особенности структуры водного баланса и гидрологического режима территории, относятся климат, рельеф и почвенно-растительный покров. Формирование водных ресурсов происходит в условиях взаимосвязи поверхностных и подземных вод [28,30]. Движущими силами водообмена является тепловая энергия и гравитация. Взаимосвязь поверхностных и подземных вод в естественных условиях это одна из стадий гидрологического цикла круговорота воды в природе, характеризующая водообмен между поверхноетной и подземной частями гидросферы [86].
В зависимости от характера движения воды выделяются два типа взаимосвязи поверхностных и подземных вод: первый тип - влагоперенос, посредством инфильтрации (испарения) поверхностных вод через зону аэрации (нена-сыщенную зону) и второй тип - фильтрация поверхностных и подземных вод через водонасыщенную зону.
Прогрессирующая деградация водных ресурсов определяет необходимость их изучения, оценки состояния, прогноза развития и, при необходимости, обоснования водоохранных мероприятий с целью стабилизации экологической обстановки. Изучение особенностей современного хозяйственного освоения речных бассейнов средних и малых рек, выявление основных факторов оказывающих негативное воздействие на экологическое состояние водных ресурсов. Именно такой путь позволяет выявить причинно следственные связи в системах водосбор - подземные воды - поверхностные воды и наметить пути эффективного сохранения и восстановления средних и малых рек.
Систематическое, целенаправленное изучение ресурсов поверхностных и подземных вод в России началось после создания в 1919 г. Российского гидрологического института (РГИ), который в 1926 г. был преобразован в Государственный гидрологический институт (ГГИ) [24].
Теоретические основы гидрологии суши были разработаны усилиями ученых М.А. Великанова, В.Г.Глушкова, Д.И. Кочерина, С.Д. Муравейского, Б.В. Полякова, и позднее развиты трудами ряда ученых Л.К. Давыдова, Б.Д.Зайкова, Г.К. Калинина, П.С. Кузина, Г.В.Лопатина, М.И. Львовича и др.
Крупным вкладом в методологию изучения водных ресурсов стал предложенный В.Г. Глушковым географо-гидрологический метод, который по его словам «...устанавливает причинную связь всех вод данного района, за исключением чужих, пришлых, с географическим ландшафтом в целом, включая в себя кроме климата, геологию, геоморфологию, почвы и растительность и на основе этой связи устанавливает характеристики свойств самих вод...», был применен при разработке «Водного кадастра СССР» - систематизированных сведений о режиме рек, озер, морей, ледников, подземных вод (1930-40гг.) [89]. Исследования в области водохозяйственных расчетов, разработки схем рационального использования водных ресурсов и экономики водного хозяйства были сформулированы в работах С.Л. Вендрова, А.Л. Великанова, И.В. Буса-лаева, В.Г. Пряжинской, А.Ш. Резниковского, СМ. Миркина и др [14,22,74].
Значительный вклад в решение проблем расчетов речного стока и оценки его изменений под воздействием хозяйственной деятельности внесли: В.Л. Шульц, А.А. Соколов, И.А. Шикломанов, Н.И. Коронкевич, Г.Р. Юнусов, В.М. Смольянинов, В.М. Мишон и др [60,61,91]. Среди зарубежных ученых, которые внесли значительный вклад в изучение состояния водных ресурсов, следует отметить Н. Барраса, А. Джеймса, М. Дейла, Н. Морриса, А. Андера, Г. Уайта, А. Уоррена, В. Холла и др.
В разработку теоретических основ отечественной науки в области водных мелиораций большой вклад внесли такие ученые, как: А.Н. Костяков, К.Ф. Артамонов, В.В. Пославский, СИ. Харченко, Г.П. Левченко, В.В. Шабанов и др. Исследования Ф.А. Макаренко (1937,1939 гг.), Н.К. Игнатовича (1944 г, 1947 г.) и З.А. Макеева (1948 г.) показали, что при выделении гидрогеодинамических зон важно учитывать условия формирования и степень интенсивности водообмена между поверхностными и подземными водами. Большой вклад в изучение состояния водных ресурсов России внесли Н.А. Плотников, Л.Н. Долгов, А.Г. Потапов А.А., Дубянский и др. Теоретические основы гидрологии суши были разработаны усилиями ученых М.А. Великанова, В.Г. Глушкова, Д.И. Качери-на, С.Д. Муравейского, Б.В. Полякова, и позднее развиты трудами ряда ученых Б.А. Аполлона, Л.К. Давыдова, Б.Д. Зайкова, Г.П. Кузина, Г.В. Лопатина, М.И. Львовича, А.В. Огиевского, Д.Л. Соколовского.
Обобщение материалов наблюдений за стоком на обширных территориях позволило ГГИ, институтам географии и водных проблем РАН СССР провести работы по оценке водных ресурсов. В ходе этих работ по величине годового стока были подсчитаны водные ресурсы крупных рек, экономических районов и административных областей. Результаты опубликованы в монографиях «Вод-ные ресурсы и водный баланс территории СССР», «Водные ресурсы будущего», «Исследование водных ресурсов суши: итоги, проблемы, перспективы». С 1978 г. В СССР был введен Государственный водный кадастр (ГВК) представляющий собой, систематизированный по территориям бывших союзных республик, бассейнов рек и озер, свод сведений о водных объектах, режиме, качестве и использовании вод.
Существенный вклад в разработку методов определения характеристик водных ресурсов внесли В.И. Бабкин, А.М. Владимиров, В.Е Водогрецкий, К.П. Воскресенский, А.В. Рождественский, А.А. Соколов. Больщой вклад в разработку методов комплексной оценки качества водных ресурсов внесли Драчев СМ., Белогуров В.П., Шайн А.С., Зайцева Н.Е., Смирнова Р.Д., Борисов А.И., Марголина СМ., Болев В.П., Новиков Ю.В., Вайсман ЯМ.
К разработке химических критериев оценки качества вод и пригодности их использования для питья и в промышленности, приступили только в 60-е годы XIX в., особое внимание этому уделяли русские гигиенисты - А.П. Добросла-вин, Ф.Ф. Эрисман, Г.В. Хлопин, Г. Драгендорф. Благодаря их работам сложилось представление о том, что основная задача санитарно-химического исследования вод заключается в разграничении постоянно и временно присутствующих в воде веществ, в разработке местных норм качества воды. В этот период гидрохимические исследования природных вод велись по следующим направлениям: санитарно-химическая оценка пригодности вод питьевого назначения и определение степени загрязненности (исследование рек и грунтовых вод); оценка пригодности вод в бытовом отношении, а также для целей промышленности и транспорта (в качестве основных критериев оценки выступают величины минерализации и жесткости). В конце данного периода гидрохимические исследования поверхностных вод суши стали рассматривать как самостоятельное научное направление, Гидрохимической лабораторией (ныне Гидрохимический институт) был издан журнал «Гидрохимические материалы». Гидрохимические исследования рек проходили по таким направлениям как, изучение химического состава рек как источников бытового водоснабжения, оценка качества вод в плане их использования в орошении; в гидротехническом строительстве. Кроме указанных прикладных задач гидрохимических исследований, с созданием сети государственных научных институтов начинают проводиться исследования, в частности с целью изучения изменчивости гидрохимических параметров во времени, изучения антропогенного воздействия на изменение состава речных вод. В ходе гидрологических исследований в 1920-30-х гг. был накоплен обширный материал по водному стоку рек, что в дальнейшем позволяло прогнозировать химический состав вод. Этим вопросом впоследствии занимался целый ряд исследователей - О.А, Алекин, Л.В. Бражников, Н.Я. Авдеев, В.И. Рогожкин и др.
Антропогенные воздействия на природную среду
Вопрос о влиянии хозяйственной деятельности человека на водный баланс территории в условиях степи и лесостепи был поставлен еще в конце прошлого века классиками русской науки В.В. Докучаевым, А.А. Измаильским, А.И. Воейковым. Изучая антропогенные изменения поверхностных и подземных вод Курской области Г.М. Чернышева и Е.П. Чернышев отмечают, что наиболее существенное преобразование речного стока связано с развитием земледелия что определяется высокой степенью распаханности под зябь и другими агротехническими мероприятиями [19,54].
На территории Курской области имеется большое количество предприятий, которые являются потенциальными источниками загрязнения поверхностных и подземных вод. К ним относятся: сельхозперерабатывающие предприятия (мясокомбинаты, масло-сырзаводы, сахарные и спиртовые заводы и др.); промышленные предприятия; предприятия, связанные с хранением и реализацией нефтепродуктов; полигоны по захоронению пестицидов, промышленных и бытовых отходов [88,97].
Прямое воздействие хозяйственной деятельности человека на водные ресурсы производится при интенсивном водоотборе подземных и поверхностных вод для промышленного, сельскохозяйственного и коммунального водоснабжения вследствие сбрасывания промышленно - бытовых и животноводческих стоков в местную гидрографическую сеть, регулирование местного стока прудами и русловыми водохранилищами.
Промышленное производство в целом является одним из наиболее мощных потребителей и загрязнителей водных ресурсов. Наибольшее воздействие на состояние водных ресурсов оказывает водоотбор поверхностных и подземных вод [19,20,117]. Количество извлеченной воды с распределением по подземным горизонтам приведено в таблице 2.2. Из таблицы видно, что самый большой отбор подземных вод в Курской области производится из сеноман-альбского водоносного горизонта.
В наибольшей степени на водные ресурсы Курской области воздействует сбрасывающая загрязнения в местную гидрографическую СРГПЪ На долю основных «загрязнителей» водоемов - электроэнергетики, машиностроения, химической, горнорудной и пищевой промышленности приходится около 90% объема сточных вод.
Сброс сточных вод в области на 2010 г. в местную гидрографическую сеть составил 45,0 млн. м3/год [47,48]. Из общего объема сброса относится к категории загрязненных (недостаточно очищенных) — 31 млн.м3, что составляет 68 9% от общего количества сброса сточных вод предприятиями ЖКХ области. Наибольшее количество недостаточно очищенных сточных вод сбрасывают МУН «Водоканал г.Курска» в реку Сейм и ООО «Щигровские коммунальные сети» (в реку Щигор). Больше всего загрязненных стоков сбрасывается около городов и промышленных центров. Так, в Курской области наибольшее загрязнение природной среды, а именно, водных ресурсов, наблюдается в гг.Курск, Железногорск, Курчатов [37-39].
Объем промышленных стоков составляет примерно 70-80% от объема всех сточных вод. Состав и количество загрязняющих веществ, содержащихся в этих стоках, зависят от вида производства, исходного сырья, различных добавочных продуктов, участвующих в технологических процессах. Наибольшее влияние оказывают предприятия металлургической и химической промышленности, в сточных водах которых содержаться фенолы, цветные металлы и сложные химические соединения.
Хозяйственно-бытовые (коммунальные) сточные воды особенностью которых является очень сильное бактериальное загрязнение составляют примерно 20% от всего объема стоков. Так, сахарные оптэп JTTVF области являются источником загрязнения, в основном, поверхностных вод в результате сбрасывания в водоемы сточных вод, содержащих отходы производства дефекат, в котором содержание свинца, цинка, кобальта, марганца, никеля превышает ПДК. Молочные заводы являются загрязнителями подземных и поверхностных вод. В большинстве случаев сточные воды без очистки поступают на поля фильтрации, где биологическая очистка происходит медленно в связи с сильным загрязнением стоков жирами. Мясоперерабатывающие предприятия загрязняют, в основном, атмосферный воздух [37-39].
Регулирование местного стока прудами и водохранилищами также влияет на гидролого-гидрогеологические условия.
Косвенное влияние на природную среду и водный режим территории МО жет происходить при сельскохозяйственном освоении земель, сопровождаю вырубкой лесов и распахиванием целинных степей, при загрязнении атмосферного воздуха и почвенного покрова, что приводит к загрязнению верхних водоносных горизонтов подземных вод. К наиболее значительным косвенным воздействиям на поверхностные и подземные воды относятся; интенсивное изменение водного режима территории, использование земель при ведении сельского хозяйства и загрязнение атмосферного воздуха [23]. Основными источниками поступления в атмосферу различных загрязняющих веществ являются цветная и черная металлургия, нефтеперерабатывающая промышленность и автотранспорт. В результате, техногенная доза свинца в атмосфере достигает 50-80%, меди и цинка - 75%, кадмия и ртути -50%, никеля - 30%, кобальта - 10%.
В 2010 году выбросы в атмосферу составили 164,424 т, в 2009 году — 175,006 т, валовый выброс от всех источников составил 37,46% от установлен-ньтх нормативов ПДВ - 438,895 т/год. На долю транспортного комплекса приходится 24,7%, пищевой промышленности - 20%, химической - 13%, электроэнергетической - 10% и коммунальной- 6% [37-39].
Основными выбрасываемыми в атмосферный воздух веществами ся: сернистый ангидрид (3 класс опасности) - 50,5%, углерода оксид (4 класс опасности) - 7,4% и углеводороды (4 класс опасности) - 3,8%.
В результате загрязнения атмосферы выбросами промышленных предприятий отмечается выпадение кислотных дождей. При этом в осадках содержаться сульфаты, соединения азота, гидрокарбонаты и кальций, являющийся, в основном, продуктами окисления оксидов серы, азота, растворения аммонийных солей и карбонатов. Под их воздействием почвы становятся кислыми на глубину распространения корневой системы. Корневая система в этих условиях способность поглощать влагу из почвы, а сами растения не удерживают ее в листьях и теряют устойчивость к засухе.
Однако основное загрязнение атмосферы производится передвижными источниками. В ходе полевых исследований было установлено, что наиболь-тпий вклад в загрязнение атмосферы выбросами автотранспорта наблюдаются в Курском, Льговском, Курчатовском, Железногорском, Рыльском, Обоянском, Щигровском, Дмитриевском районах. Концентрация воздействия носит линейно-узловой характер. Объясняется это высокой долей транзитных потоков в общем объеме автотранспортной работы, осуществляемой на ведущих магистралях области. На формирование поверхностных и подземных вод значительное влияние оказывает изменение воднозо режима территории. В связи с вырубкой лесов и распахиванием степей происходит заметное сокращение атмосферных осадков и значительное изменение соотношения между поверхностным и подземным стоком.
Инфильтрационное питание подземных вод атмосферными осадками сокращается а объем поверхностного стока возрастает. В настоящее время лишь относительная часть паводковых вод задерживается на речных водосборах. Большая их часть образует склоновый сток, вызывающий линейную и плоскостную эрозию [31].
Существенное влияние на качество и количество водных ресурсов, оказывает воздействие сельскохозяйственного производства и загрязнение почв.
Земельный фонд Курской области по состоянию на 01.01.2010 составил 2999 8 тыс.га. На душу населения приходится около 2,5 га земель, в том числе 1.8 га сельскохозяйственных угодий, из нин 1,7 га гашнин Распаханность речных водосборов колеблется от 50% (водосборы рек Суджа, Реут, Псел) до 70% (реки Свапа, Усожа) [40].
Комплексная оценка качества водных ресурсов по гидрохимическим показателям
Анализ качества водных ресурсов основных водных объектов на территории Курской области представлен на основе статистической обработки данных гидрохимической сети Территориального Центра «Курскгеомониторинг», лаборатории ГУ «Курский ЦГМС-Р», по наиболее характерным показателям для каждого водного объекта проводилось на 40 гидрохимических створах рек (рис. 3.4).
При этом наблюдения проводились в основные гидрологические фазы -на подъеме, пике и спаде половодья, в летне-осеннюю межень, перед ледоставом и в зимнюю межень на pp. Сейм (гг. Льгов, Рыльск, п. Теткино), Тускарь (м. Свобода), Реут (г. Курчатов), Свапа (сл.Михайловка, г. Дмитриев), Усожа (г. Фатеж), Псел (г. Обоянь, с. Горналь), Суджа (сл. Замостье) и на водоеме - охладителе Курской АЭС; и подземных вод - по 1160 пробам воды.
Основанием для ведения Государственного мониторинга водных объектов по Курской области является «Положение о ведении государственного мониторинга водных объектов», утвержденное постановлением Правительства Российской Федерации от 14.03.97г. № 307 и введенное в действие на территории области постановлением губернатора Курской области от 25.04.97г. № 609, Межправительственное Соглашение между Российской Федерацией и Республикой Украина от 19.10.92 г. «О совместном использовании и охране трансграничных водных объектов» между администрациями Белгородской, Воронежской, Курской, Липецкой, Ростовской, Тамбовской областей. Донским БВУ и территориальными комитетами природных ресурсов» [128,130].
Результаты многолетних наблюдений за качеством поверхностных вод Курской области показали, что случаев высокого и экстремально-высокого загрязнения на водных объектах области не отмечалось.По данным материалов ГУ «Курский ЦГМС-Р», в 2010 году 22,2% створов (в 2,4 раза выше уровня прошлого года) были отнесены к ЗБ классу качества, вода «очень загрязненная», контрольные створы на р. Сейм у г.Курск (УКИЗВ составил 3,17) и на р. Усожа у г. Фатеж (УКИЗВ - 3,15); фоновые и контрольные створы на р.Сейм у гг. Льгов (3,06 и 3,18, соответственно) и Рыльск (3,05 и 3,26). По-прежнему наиболее характерными загрязняющими веществами водных объектов области являются органические вещества по ХПК и БПК5, соединения меди, азот нит-ритный. Устойчиво загрязнение нефтепродуктами и железом общим. Единичные нарушения фиксировались по азоту аммонийному, сульфатам и фосфатам.
Нами была проведена оценка качества вод в пограничных створах рек Курской области: р. Сейм (п. Теткино), р. Псел (с. Горналь), р. Тим (с. Алексе-евка), р. Кшень (с. Михайлоанненка), р. Олым (с. Набережное), р. Оскол (с. Фе-досеевка). В целом качество вод в пограничных створах удовлетворительное. Наблюдалось незначительное превышение ПДК по нитритам, общему железу, нефтепродуктам, но при этом имеется тенденция к улучшению качества вод в пограничных створах. Воды весеннего стока относятся к I классу. Они имеют гидрокарбонатно-кальциевый состав, минерализацию - 150 мг/л, рН=7,0 - 7,4, содержавие натрия: от 0,5-16 мг/л [111].
Динамика изменения качества поверхностных вод Курской области за 1999-2010 годы по среднегодовым концентрациям представлена на соответствующей диаграмме (рис. З.5.). По-прежнему наиболее характерными загрязняющими веществами водных объектов области являются органические вещества по ХПК и БПКз, соединения меди, азот нитритный. Устойчиво загрязнение нефтепродуктами и железом общим. Единичные нарушения фиксировались по азоту аммонийному, сульфатам и фосфатам. Наибольщие разовые концентрации загрязняющих веществ отмечены по соединениям меди до 3 ПДК; по азоту нитритному и нефтепродуктам. По остальным загрязняющим веществам максимальные концентрации не превышали 1-1,5 ПДК.
Главная водная артерия области — р. Сейм (бассейн р.Днепр). Характерными загрязнителями реки в целом продолжают оставаться органические соединения по ХПК (63%) и БПКз (61%), соединения меди (83%), азот нитритный (70%). В разряд устойчивых загрязнителей (45%) перешли нефтепродукты. По-прежнему неустойчива загрязненность железом общим (38%), азотом аммонийным (17%). Единичные нарушения фиксировались по сульфатам (10%) и фосфатам (2%) (рис.3.6.).
По комплексной оценке вода реки в целом остается на уровне прошлого года и оценивается 3 классом, разряд «а», «загрязненная»; УКИЗВ — 2,97, коэффициент комплексности (КК) - 31,2%, показатель изменений (Пи) — 23,0% (в 2009г. эти значения соответственно - 2,86, 30,4% и 22,9%). Амплитуда колебаний значений УКИЗВ в пределах 2,23 (выше г. Курск) - 3,26 (ниже г. Рыльск). Наиболее загрязнена река в 2 км ниже г. Курск, и у г. Льгов, г. Рыльск. Вода здесь оценивается как «очень загрязненная», 3 класс, разряд «б»; УКИЗВ колебался от 3,05 до 3,26, КК - от 29,2 до 48,8%, Пи - от 22,5 до 34,6%. Среднегодовые концентрации основных загрязняющих веществ достигали 2-3 ПДК, максимальные - 2-4 ПДК.
На выходе за пределы Курской области (р.п. Теткино) качество воды в реке сохраняется на уровне 2009 года, по-прежнему в среднем до 2 ПДК повышено содержание соединений меди (максимальная 4ПДК) [128]. По остальным загрязняющим веществам максимальные концентрации не превышали 2 ПДК. Наибольшие разовые концентрации на других водных объектах отмечены по соединениям меди до 4 ПДК (pp. Тускарь, Реут), до 3 ПДК (pp. Свапа, Усожа, Псел, Суджа); по БПК5 до 3 ПДК (pp. Тускарь, Реут); по нефтепродуктам до 3 ПДК (р. Тускарь). По остальным загрязняющим веществам максимальные концентрации не превышали 1-2,5ПДК (рис.3.7.).
Бассейн реки Днепр. Река Лсел, граница Курской и Сумской (Украина) областей, с. Горналъ, 528 км от устья. Насыщение воды кислородом составляет 85 %. Класс качества воды — третий, умеренно загрязненная. Незначительно уменьшилось по сравнению с 2009 годом среднее содержание фосфатов (от 1,4 до 1,0 ПДК) и железа общего (от 1,3 до 0,99 ПДК). Увеличилась концентрация марганца (с 2,3 до 4,6 ПДК). Среднегодовая концентрация органических соединений по БПК5 составляет 0,85 ПДК, загрязненность взвешенными веществами - 9,16 мг/дм3. По остальным определяемым ингредиентам в 2010 году среднегодовые концентрации не превышали ПДК. Кислородный режим удовлетворительный в течение всего года [40,128].
Река Сейм, граница Курской и Сумской (Украина) областей, п. Теткино, 230 км от устья. Среднегодовая концентрация органических соединений по БПКз составляет 0,93 ПДК. Насыщение кислородом в пределах 60-110%. Класс качества воды — третий, умеренно загрязненная. По сравнению с 2009 годом произошло небольшое увеличение содержания фосфатов (с 1,3 до 1,4 ПДК), железа общего (с 0,8 до 1,02 ПДК). Среднегодовая величина взвешенных веществ - 9,0 мг/дм ; концентрация нитритов - 0,45 ПДК, Среднее содержание марганца уменьшилось от 3,4 до 2,8 ПДК. По остальным определяемым ингредиентам в 2010 году среднегодовые концентрации не превышали ПДК. Ближайшие сбросы сточных вод — нормативно-чистые (без очистки): в реку Псел от ЗАО «Спиртзавод «Рождественское»; в реку Сейм ОАО «Теткиноспирт» (ООО «Технограмма») и ЗАО «Теткинский сахарный завод». Влияние сточных вод в вышеназванных створах отсутствует [40,128].
Река Свапа, выше Михайловского водохранилища с. Локтионова, 161 км от устья. Класс качества воды — третий, умеренно загрязненная. Превышение ПДК отмечено по марганцу (1,3 ПДК), меди (2,0 ПДК), железу общему (1,3 ПДК), фосфатам (1,09 ПДК), органическим веществам (1,09 ПДК), фенолам (1,05 ПДК). По остальным определяемым ингредиентам в 2010 году среднегодовые концентрации не превышали ПДК.
Река Свапа, верхний бьеф Михайловского водохранилища, 147 км от устья. Класс качества воды — третий «а», загрязненная. Низкий класс качества в первую очередь обусловлен высоким содержанием фенолов (1,7 ПДК) и органических веществ (1,6 ПДК), что в свою очередь связано с развитием и отмиранием сине-зелёных водорослей в акватории водохранилища. Кроме того, отмечено превышение ПДК по меди (2,3 ПДК) и кобальту (1,1 ПДК). Кислородный режим в водохранилище — удовлетворительный в течение всего года. Сосредоточенные сбросы сточных вод в Михайловское водохранилище на реке Свапа отсутствуют [40].
Бассейн реки Дон. Река Тим, 45 км от устья, с. Алексеевка, Римский район, граница с Орловской область. Среднегодовая концентрация растворенного кислорода составляет 9,96 мг/дм . Насыщение кислородом составляет 76 %. Взвешенные вещества при средней концентрации составляют 11,6 мг/дмо. Загрязненность водоема железом общим снизилась на 0,47 ПДК и составила 1,23 ПДК. Среднегодовая концентрация остальных определяемых ингредиентов оставалась на уровне прощлого года, ниже ПДК. Класс качества воды (по УКИЗВ) не изменился - II - чистая.
Мероприятия по развитию орошаемого земледелия в Курской области
Как установлено, в южных и юго-восточных районах Курской области существует наибольшая необходимость в орошении земель; однако строить пруды здесь практически невозможно в связи с распространением водопроницаемых рельефообразующих пород. В результате изучения факторов формирования водных ресурсов, геолого-геоморфологических условий и потребности в развитии орощаемого земледелия, выявляется возможность использования в этих района водозаборов с ИППВо. Выделяются два типа таких водозаборов:
1. Комбинированный водозабор с ИППВо (тип I). Его строительство возможно при относительно небольшой скорости фильтрации из водоема (0,5-5,0 м/сут), это позволяет производить первые два-три полива из этого водоема, а остальные - в результате использования водозаборных скважин. Благоприятные условия таких водозаборов имеются в нижних частях крупных балок, при близком залегании (5-Ю м) грунтовых вод.
2. Водозабор скважин с ИППВо (тип II). При быстром опорожнения водоема, то есть при скорости фильтрации более 5 см/сут, все поливы обеспечиваются водой при работе водозаборных скважин. Такие водозаборы можно использовать при относительно высокой водопроницаемости рельефообразующих пород и глубоком залегании грунтовых вод; от 10 до 20 м.
Отбор грунтовых вод в этом случае можно производить из скважин, построенных в наиболее удобных для полива местах, а искусственное пополнение производить из фильтрующих водоемов в балочной сети. Обязательным условием применения этой схемы является; суммарный отбор грунтовых вод не превышает искусственного пополнения, то есть не происходит истощения ресурсов грунтовых вод.
Основными показателями при выделении площадей с благоприятными условиями строительства водозаборов являются; 1) неглубокое залегание грунтовых вод: до 20 м; 2) высокая водопроницаемость зоны аэрации: коэф. фильтрации 0,5 м/сут; 3) наличие свободной емкости зоны аэрации; 4) хорошие гидрогеологические условия: коэффициент водопроводимости водоносного горизонта 100 м2/сут, удельные дебиты скважин 5 м3/час. С учётом этих требований в южных районах Курской области нами были выделены площади, пригодные для строительства водозаборов с ИППВо (рис. 4.4.),
В нижних частях крупных балок на юге области грунтовые воды залегают на глубине до 20 м; зона аэрации сложена породами с коэффициентами фильтрации более 0,5 м/сут; отмечается хорошая водопроводимость верхнего водоносного горизонта - более 100 м“/сут, а удельные дебиты скважин - 5 м/час; на речных водосборах имеется не зарегулированный склоновый весенний сток.
Всё это позволяет выделить на юге Курской области площади, пригодные для строительства водозаборов ИППВо. В систему ИППВо для орошения входят: фильтрующий водоем, водозаборные скважины и регулирующие водоемы-накопители. Как установлено, под фильтрующим водоемом образуется купол, который смещается по потоку грунтовых вод в сторону реки со скоростью от 1 до 20 см/сут. Время растекания этого купола определяется водопроводимостью водоносного горизонта. В условиях характеризуемого региона оно составляет 5-Ю месяцев. Поэтому за счет заполнения водой свободной емкости зоны аэрации в районе фильтрующего водоема накапливаются искусственные ресурсы подземных вод.
В качестве экспериментального участка орошения с использованием водозаборов с искусственным пополнением подземных вод, мы выбрали сельскохозяйственное предприятие «Красный Маяк» Суджанского района (рис.4.5.).
Производственное направление хозяйства - молочно - свекловичное. Однако животноводство здесь испытывает трудности с кормовой базой. Оптимальным решением этой проблемы является создание культурных пастбищ. Источником воды для культурных пастбищ может являться водозабор с искусственным пополнением подземных вод. Условия развития для его строительства благоприятные. Вторым орошаемым участком могут являться земли с сахарной свеклой, что позволит повысить ее урожайность в 4 раза. В структуре товарной продукции растениеводство составляло 40,5%, в том числе, зерно -13%, сахарная свекла - 27,2%; животноводство составляет 59,5%, в том числе, молоко - 27,6%, мясо крупного рогатого скота- 17,9%, свиней - 2,2%.
Распаханность территории хозяйства составляла 65%. По данным Льговской метеорологической станции, расположенной в 80 км от хозяйства, среднегодовое количество осадков составляет 598 мм, в том числе за период с температурой выше 10 С - 304 мм. Среднегодовая температура +7 С, минимальная (январь) - 8,2 С; максимальная (июнь) 17,2 С. Продолжительность безморозного периода 152 дня, общий вегетационный период - 191, из них период активной вегетации составляет 148 дней. Господствуют западные и восточные суховейные ветры. Гидротермический коэффициент- 1,23.
Землепользование хозяйства находится в бассейне реки Псел. Рельеф представляет собой расчлененную волнистую равнину. Базис эрозии доходит до 80 м, а коэффициент расчлененности территории - 1,3. Степень эродированное и крутизна склонов представлена в таблице 4.9.
В хозяйстве 1343 га или 57,9 % пашни расположено до 3; 905 га или 40,3% пашни на склонах с уклоном свыше 3, это ухудшает возможность производства пропашных культур на этих землях.
Почвенный покров хозяйства представлен в основном черноземами сла-бовыщелоченными (приложение 2). Хозяйственно-ботанический состав пастбищ и сенокосов состоит из разнотравья, которое представлено наиболее малоценными по кормовому достоинству травами - лютиком едким, одуванчиком обыкновенным, осотом, лапчаткой гусиной.
Биоклиматические факторы, определяющие условия роста и развития растений, а также биологические возможности возделываемых культур при хороших метеорологических показателях позволяет получать в хозяйстве урожайность зерновых на уровне 43-49 ц/га, сахарной свеклы - 650 ц/га.
Система земледелия колхоза «Красный Маяк» Суджанского района разработана на основе системы земледелия области, материалов почвенного и агрохимического обследования, проекта внутрихозяйственного землеустройства, проектов противоэрозионных мероприятий, культуртехнических работ и других проектных материалов. Естественные кормовые угодья в хозяйстве занимали 900 га и представлены сенокосами и пастбищами. Площадь сенокосов составляла 195 га, из них эрозионно-опасных и смытых на склонах 500 га. Интенсивное развитие эрозионных процессов в хозяйстве вызвано высокой распахан-ностью территории, специфическими почвенно-климатическими и гидрогеологическими условиями, значительной расчлененностью территории, размещением пашни на склонах и применение на них технологий выращивания сельскохозяйственных культур (приложение 3). С учетом защиты почв от эрозии для колхоза «Красный Маяк» Суджанского района разработан комплекс организационно-хозяйственных, агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических противоэрозионных мероприятий, способствующих сохранению плодородия почвы. Противоэрозионную направленность имеет внутрихозяйственная организация, выделены рабочие участки, которые объединены в агро-комплексы: 1 - 207 га; 2 - 380 га; 3 - 945 га; 5 - 717 га. Уровень плодородия почв определяется содержанием гумуса, ее кислотностью, содержанием подвижных форм фосфора, калия. К важнейшим приемам улучшения агрохимических показателей плодородия почвы относят; внесение минеральных и органических удобрений, использование орошения, правильный подбор и чередование культур.
Агрохимическая характеристика почвы (приложение 4,5). Почвенный покров пашни колхоза представлен в основном черноземами слабо-вьщелоченными со среднесуглинистым механическим составом, характеризуется мощностью гумусового горизонта 60-80 см, содержанием гумуса в пахотном слое - 2,5%.. Методическая основа определения потребности севооборота в органических удобрениях - балансовый метод расчета, основанный на сопос-тавлении приходной части в виде размеров почвообразования гумуса за счет гумификации и расходной потери гумуса из-за его минерализации и эрозии почв.
В «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 гг. и на период до 2000 года» отмечалось, что основной задачей агропромышленного комплекса является достижение устойчивого роста сельскохозяйственного производства, в соответствии с Продовольственной программой СССР. В целях решения этих задач учеными и специалистами сельского хозяйства области в 1982 году была разработана «Система земледелия Курской области», которая предусматривала внедрение комплекса взаимосвязанных организационных, агротехнических, экономических и технических мероприятий, направленное на полное использование потенциальных возможностей природно-климатических факторов, трудовых и материально-технических ресурсов области.
Похожие диссертации на Водные ресурсы и условия проведения орошения земель в Курской области
-
