МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

 

 
"РОЛЬ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ЭКОСИСТЕМ "
 
(МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ)
 
Москва 2006

УДК 504.4.06

К ВОПРОСУ ОХРАНЫ МАЛЫХ РЕК РОССИИ

 

М.А. Попов – к.т.н., проф.; И.Б. Перетятько – аспирант;  П.Н. Ежов – аспирант

ФГОУП ВПО «Московский государственный университет природообустройства»,

г. Москва, Россия

 

Подавляющее число рек России относится к категории малых рек. Их длина обычно не превышает 100-150 км., а площадь водосбора 1000-2000 км2. Малые реки формируют сток средних и больших рек, играют важную роль в формировании качества их воды. Сильно загрязненная малая река влияет на качество воды принимающей ее реки в среднем в 10 раз сильнее, чем на ее количество.

Малые реки значительно быстрее, чем средние и тем более большие реки, меняют качество и количество своих вод под влиянием техногенных нагрузок. Они очень чувствительны к искусственным изменениям условий формирования стока в их бассейне. Даже одна животноводческая ферма или небольшой сахарный завод могут превратить малую реку в сточную канаву.

Помимо влияния сельскохозяйственных полей и ферм, складов минеральных удобрений и пестицидов, промышленных и коммунальных хозяйств, все более расширяется влияние урбанизированных территорий и воздействие рекреационных нагрузок на малые реки. При этом последние все интенсивнее используются для водозаборов на хозяйственные и промышленные нужды, а также для орошения. Это ведет к истощению речного стока, вплоть до его прекращения, особенно в южных районах страны.

В то же время, малые реки являются нерестилищами для многих ценных пород рыб, охрана которых предписывается законом.

В сильно урбанизированных районах поверхностный сток не пополняет грунтовые воды в результате снижения инфильтрации и увеличения поверхностного стока. При этом уменьшается сток родников и в сухие периоды ручьи могут полностью пересыхать. Сток ручья резко увеличивается во время дождя и быстро уменьшается после него. Другими словами, уплотнение поверхности, как составная часть традиционной урбанизации, нарушает в ручьях и малых реках условия постоянного стока, при которых развиваются богатые экосистемы, и приводит к экологически неустойчивому состоянию быстрого чередования паводков и пересыхания. На самом деле естественные ручьи начинают слабо отличаться от открытых ливневых дрен и часто включаются в такую систему: дренажные трубы прокладывают по их дну и закапывают. Это особенно печально, если учитывать наше желание сохранить и защитить природную среду в рамках все более урбанизирующегося ландшафта.

В качестве примера в табл. 1 приведены сведения об основных источниках загрязнения Москвы-реки.

Таблица 1

Процентное соотношение вклада отдельных источников загрязнения Москвы-реки

взвешенными веществами и органическими соединениями [2]

 

Источники загрязнения

Взвешенные вещества

Органические

соединения

Весенний сток

26

19

Дождевой сток

35

17

Снегосплав

20

10

Моечные воды (поливка улиц)

7

2

Дренажные воды

10

4

Очищенные и условно чистые

сточные воды

2

48

 

Сложными и малоизученными вопросами остаются – учет ущерба, наносимого водным экосистемам ручьев и малых рек, и его минимизация.

Когда поступление наносов и биогенов слабы, ручьи и реки, протекающие по данной местности, остаются чистыми. В них обитают продуценты, то есть водоросли и другие водные растения, которые прикрепляются к камням или укореняются на дне. Вместе с разнообразным детритом из опавших листьев и т.п. они лежат в основе сложной пищевой сети, включающей бактерии, простейших, червей, личинок насекомых, улиток, рыбу и ракообразных. Чтобы их не унесло течением, эти организмы прикрепляются к камням или находят себе убежище между и под ними. Даже рыбы, сохраняющие свое местоположение за счет активного плавания, иногда нуждаются в таком убежище для отдыха (рисунок).

 

Отрицательное воздействие осадконакопления на водные экосистемы ручьев и рек:

А. Экосистема ручья, не страдающего от сильного осадконакопления,

Б. Перемены, происходящие вследствие интенсивного поступления наносов

 

Наносы действуют на эту экосистему разными путями. Взвешенные частицы глины и органического вещества делают воду мутной. По мере оседания они покрывают все непрозрачным слоем, сокращая доступ света в глубину, снижая интенсивность фотосинтеза, или даже препятствуя ему. Рыбы могут погибнуть из-за засорения жабр и пищедобывающих органов. Особенно чувствительна к обволакиванию осадками икра рыб и других водных организмов.

Губительны и отложения песка и пыли, которые постепенно движутся по дну. Перекатываясь и двигаясь, эти частицы отрывают микроорганизмы от камней. Они погребают и обволакивают обитателей дна, а также заполняют места, где прячутся и отдыхают рыбы и раки. Водные растения и организмы теряют возможность закрепиться на месте, так как дно представляет собой постоянно движущийся слой песка.

Береговая эрозия усугубляется засорением русла наносами и приводит к тому, что ручьи и реки становятся шире и мельче. В период спада воды река превращается в широкую полосу донных отложений с меандрирующими по ним узкими протоками. В ручье, сильно загрязненном наносами, сохраняется лишь малая часть естественной экосистемы.

Из-за наносов возникают и серьезные экономические проблемы. Отложения заполняют и перекрывают русла ручьев и рек, усугубляя проблемы паводков и береговой эрозии. Окончательно проблема осадконакопления неразрешима, так как расчищенные участки вскоре вновь заполняются наносами, а очистными работами, где они необходимы, охвачены не все районы. Наряду с затратами на расчистку проблему создает размещение извлеченного материала. Его нельзя просто свалить на землю, так как донный осадок сильно отличается от исходной почвы. Песок, пыль и глина осаждаются с различной скоростью и в разных местах.

По оценкам Службы охраны почв ущерб от наносов обходится США в 6 млрд. долларов ежегодно, и все же большую часть его устранить не удается.

Нарушение почвенного покрова распространено настолько широко, что лишь немногие ручьи и реки не пострадали от избыточного осадконакопления. Следовательно, наносы – наиболее опасный их загрязнитель. По мере того как во всем мире вследствие вспахивания, перевыпаса и сведения лесов увеличивается эрозия, усугубляется и пагубное воздействие осадконакопления на водные экосистемы.

Проблема биогенного насыщения приобретает глобальный характер из-за негативных последствий его проявления. Для снижения биогенной нагрузки на малые реки и предупреждения эрозии почв на площадях водосборов создают противоэрозионные инженерно-биологические системы (ПИБС).

Противоэрозионная система включает специальные приемы возделывания сельскохозяйственных культур и ресурсосберегающие технологии, естественные и культурные ценозы травянистой и древесной растительности, мелиоративные мероприятия и противоэрозионные гидротехнические сооружения.

Различают простые и сложные ПИБС. Простые системы включают только отдельные элементы (лесные полосы, гидротехнические сооружения, приемы агротехники, фитоформы трав). Сложные ПИБС подразделяются на подсистемы разных уровней или на отдельные элементы (например, подсистемы на пахотных землях, в звеньях гидрографической сети, в водоохранных зонах рек и водоемов).

Состав ПИБС водосборов на пахотных землях (табл. 2) зависит от крутизны склона, особенностей эрозионных процессов, литологии почв и др. Особую роль в регулировании поверхностного стока и поглощении биогенов, поступающих с площадных источников, несут лесные полосы и простейшие гидротехнические сооружения.

Для успешного решения проблемы требуется, в первую очередь, чтобы люди осознали место эрозии почвы и поверхностного стока биогенов принадлежащих им земель в общей проблеме осадконакопления и эвтрофизации водных объектов и использовали «оптимальный способ хозяйствования».

«Оптимальный способ хозяйствования» включает анализ всех методов охраны почв и выбор наиболее подходящего из них для каждой конкретной ситуации. Прежде всего, имеются ввиду предотвращение эрозии почвы при помощи создания растительного покрова и мульчирования, поддержания высокого содержания гумуса в почве и использования органических удобрений для сохранения в ней биогенов.

Там, где поля непосредственно примыкают к ручьям и рекам, следует высаживать защитные полосы растений, чтобы они улавливали и поглощали стоки, обогащенные биогенами.

Там, где отходы животных с ферм, выгонов, конюшен могут попасть прямо в водоемы, следует создать пруды-накопители для сбора обогащенного питательными веществами поверхностного стока. Эту воду можно использовать для орошения, возвращая, таким образом, биогены в почву.

Системы очистки поверхностных и канализационных стоков должны предусматривать устранение биогенов.

Важно использовать такие технологии переработки сточных вод, которые не только защищают окружающую среду от загрязнения, но и возвращают в сельское хозяйство питательные вещества, такие как азот, фосфор и калий.

Таблица 2

Элементы противоэрозионных систем водосборов на пахотных землях

 

Эрозионный пояс

Характеристика склонов и эрозии

Составляющие элементы ПИБС

Талого стока и смыва

Склоны крутизной 1-3º, слабый смыв, практическое отсутствие оврагов

Обработка  почв и посев поперек склона или под допустимым углом, агротехнические приемы для безопасного отвода талых вод с полей, полосное размещение культур (совместный посев), приемы регулирования снеготаяния, буферные полосы трав

Склоны крутизной более 3º, смытые почвы, наличие оврагов

Тоже, плюс водонаправляющие гидротехнические сооружения, нагорные канавы, «консервирование» участков средне- и сильносмытых почв при их залужении

Талого и ливневого стоков и смыва

Склоны крутизной 1-30, слабый смыв, практическое отсутствие оврагов

Обработка почв и посев контурный или поперек склона, стокорегулирующие лесные полосы, агротехнические приемы зашиты почв от эрозии, полосное размещение культур

Склоны крутизной более 3º, смытые почвы, наличие оврагов

Тоже, плюс прибалочные и приовражные лесные полосы в сочетании с валами-канавами водонаправляющего типа, на склонах круче 5° – напашные террасы или валы с широким основанием, отводящие сток, «консервирование» участков средне- и сильносмытых почв при их залужении или облесении, сооружения по регулированию оврагов

Ливневого стока и смыва

Склоны крутизной 1-30, слабый смыв, практическое отсутствие оврагов

Обработка почвы и посев контурный пли поперек склона, мульчирование поверхности пашни, почвозащитные технологии обработки почвы (плоскорезная, безотвальная, минимальная, поверхностная), полосное размещение культур, стокорегулируюшие лесные полосы, усиленные водозадерживаюшими валами, приемы снегозадержания

Склоны крутизной более 3º, смытые почвы, наличие оврагов

Тоже, плюс прибалочные и приовражные лесные полосы, усиленные водозадерживающими валами-канавами, на склонах крутизной более 5° – напашное террасирование или валы с широким основанием, «консервирование» участков средне- и сильносмытых почв при их залужении или облесении, сооружения по регулированию оврагов

 

 

Многие небольшие сооружения очистки сточных вод России нуждаются в реконструкции, что обусловлено либо их возрастом, либо новыми стандартами переработки сточных вод, либо увеличивающейся нагрузкой на эти сооружения. Появились новые загрязнители воды. Старые станции очистки сточных вод особенно не удовлетворяют сегодняшним нормам по сбросам азота, фосфора и бактерий.

Цели переработки сточных вод изменились с развитием понимания биологии водных объектов, принимающих сточные воды. Для уменьшения выбросов азота, калия и фосфора на очистных сооружениях необходимо вводить и устанавливать новые системы удаления азота, калия и фосфора для улучшения экологической ситуации в водотоках и водоемах.

Необходимо возродить старую цель переработки сточных вод – возвращение в сельское хозяйство питательных веществ в сточных водах. Этот метод иногда называется «экоциклом» растительных питательных веществ. Соединяя городское хозяйство с сельским через вторичное использование питательных веществ из сточных вод, мы делаем шаг к достижению устойчивого общества.

Неважно, реконструируется ли существующая система переработки сточных вод или строится новая, планирование должно обеспечить достижение всех целей переработки, рассмотрение всех вариантов и сравнение стоимости строительства и обслуживания во всех вариантах сооружений.

Все организации, которые в своей деятельности могут отрицательно повлиять на водные ресурсы, должны осуществлять водоохранные мероприятия по поддержанию благоприятного водного режима и надлежащего состояния малых рек. Особенно большое значение для жизни малых рек имеют водоохранные зоны, в которых наиболее строго регламентируется хозяйственная деятельность.

Для существования малых рек очень большое значение имеет лес. Следует помнить, что даже незначительная вырубка леса на водосборной площади малых рек может существенно сказаться на их водном режиме. Уменьшение лесистости водосбора ведет к снижению подземного питания рек, их обмелению в меженный период и даже к пересыханию.

Для поддержания высокой водности малых рек на них целесообразно строить водорегулирующие плотины и искусственные водоемы, позволяющие поддерживать относительно высокие уровни воды в меженный период и снижать разрушительное действие половодий и паводков.  На  малых реках издревле строились мельничные плотины, а в 40-50-х годах прошлого века началось строительство малых (сельских) электростанций, которое считается целесообразным и в наше время.

Важно, чтобы данные о современном состоянии малых рек (их водных ресурсах, использовании имеющихся на них сооружениях и пр.) приводились в водохозяйственных паспортах, которые составляются по результатам обследования водосборов малых рек. При этом должны учитываться все притоки длиной до 10 км. В результате обследования каждого водотока для речного бассейна в целом получают сведения о его водности, естественной и искусственной зарегулированности озерами и прудами, о числе плотин и их типе, о местах сброса сточных вод и их количестве, о качестве воды, о мероприятиях по охране водотоков. Сведения в таблицах паспорта приводятся от истока к устью сначала по главной реке, а затем в таком же порядке по ее притокам.

Водохозяйственная паспортизация малых рек является весьма важным, сложным и трудоемким делом. Поэтому она требует длительных сроков осуществления и, в первую очередь, должна производиться в наиболее хозяйственно освоенных районах страны, где малые реки подвергаются наибольшим техногенным нагрузкам.

Для усиления защиты малых рек и более рационального их использования необходимо усилить ответственность на всех уровнях, в том числе должностных лиц и граждан, за загрязнение и засорение воды, повреждение водохозяйственных сооружений и другие нарушения в области водного хозяйства.

Наиболее эффективные меры по оздоровлению малых рек, особенно в крупных городах – включение их в системы особо охраняемых природных территорий, в памятники природы, при обязательном внедрении экологических технологий и создании реальной нормативно-правовой базы, которая должна базироваться на эколого-экономических принципах рационального природопользования.

 

Библиографический список

 

1.      Попов М.А. Инженерная защита окружающей среды. М.: МГУП, 2000.

2.      Вода России. Малые реки. /Под науч. ред. А.М. Черняева. – Екатеринбург: Изд-во «АКВА-ПРЕСС», 2001,  804 с.

3.      Евстеев П.Д. Пути восстановления водности малых рек степной зоны. Ростов: Южгипроводхоз, 1984.  116 с.

4.      Восстановление и охрана малых рек: Теория и практика. /Пер. с англ. А.Э. Габриляна, Ю.А. Смирнова. /Под ред. К.К. Эдельштейна, М.И. Сахаровой. – М.: Агропромиздат, 1989.  317 с.