close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Геоэкологические проблемы Волгоградской геотехногенной системы вызванные изменением гидрологического режима Волги (в пределах Волгоградской области)

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Овчарова Анжелика Юрьевна
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОЛГОГРАДСКОЙ
ГЕОТЕХНОГЕННОЙ СИСТЕМЫ, ВЫЗВАННЫЕ ИЗМЕНЕНИЕМ
ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОЛГИ
(В ПРЕДЕЛАХ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ)
Специальность 25.00.36 – Геоэкология (науки о Земле)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата географических наук
Ростов-на-Дону – 2016
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский
государственный социально-педагогический университет»
Научный руководитель:
доктор географических наук, профессор,
заведующий кафедры географии, геоэкологии и методики преподавания географии
ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный социально-педагогический университет»
Брылѐв Виктор Андреевич
Официальные оппоненты:
Бухарицин Петр Иванович
доктор географических наук, профессор,
ведущий научный сотрудник Института
водных проблем РАН, руководитель Астраханской группы по исследованию экологических проблем дельты реки Волги
Дмитриева Вера Александровна
доктор географических наук, доцент кафедры природопользования ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет»
Ведущая организация:
ФГБОУ ВПО «Саратовский национальный
исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского»
Защита состоится «28» декабря 2016 г. в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.12 при ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет» по адресу: 344090, Ростов-на-Дону, ул. Р. Зорге, д. 40, Институт наук о
Земле ЮФУ, ауд. 201.
С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке Южного
федерального университета по адресу: 344090, г. Ростов-на-Дону, ул. Р. Зорге,
21 Ж и на сайтах sfedu.ru/diss/announcements и vak.ed.gov.ru
Автореферат разослан «____»________________ 2016 г.
Отзывы на автореферат (заверенные печатью, в двух экземплярах) просим
направлять по адресу: 344090, г. Ростов-на-Дону, ул. Р. Зорге, 40, Институт
наук о Земле ЮФУ на имя ученого секретаря диссертационного совета
Д212.208.12. E-mail: diana@sfedu.ru. Факс: 8 (863) 222-57-01
Ученый секретарь
диссертационного совета Д 212.208.12
кандидат географических наук, доцент
2
Д.Ю. Шишкина
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования. Напряженность геоэкологической обстановки на Нижней Волге во второй половине ХХ в. была обусловлено строительством и вводом в эксплуатацию Волжского гидроузла. Создание водохранилища привело к затоплению многих прибрежных территорий, переформированию береговой линии, активизации абразионно-аккумулятивных процессов и
переносу населенных пунктов. Сформировалась геотехногенная система гидрогенного типа. С другой стороны, благодаря созданию Волгоградского водохранилища, появилась возможность развития орошаемого земледелия и животноводства. До строительства плотины в естественных условиях судоходство на
Волге было затруднено в летне-осеннюю межень. Ввод в эксплуатацию Волжского гидроузла дал региону и стране мегаватты дешевой электроэнергии.
В нижнем бьефе в результате увеличения зимних и уменьшения весенних
сбросов воды произошли зимние ледоходы, уменьшение поемности весной и
нарушение гидравлической связи между водоемами, что способствовало изменению ландшафтов Волго-Ахтубинской поймы.
Цель исследования: выявить геоэкологические проблемы в пределах
нижнего и верхнего бьефов Волжского гидроузла, вызванные его работой на
современном этапе функционирования.
Задачи исследования:
1. Анализ гидрологического режима Нижней Волги, последствий регулирования стока Волги и оценка его влияния на современное состояние ландшафтов Волго-Ахтубинской поймы.
2. Выявление главных черт эволюции берегов Волгоградского водохранилища и связанных с ними геоэкологических ситуаций.
3. Разработка рекомендаций по составлению графиков оптимальных попусков для поддержания эколого-хозяйственного баланса района исследования.
Объектом исследования является природно-техногенная система гидрогенного типа, в составе которой выделены побережья Волгоградского водохранилища, Волжский гидроузел и Волго-Ахтубинская пойма (в пределах Волгоградской области).
Предметом исследования является геоэкологическая ситуация, сложившаяся в результате работы Волжского гидроузла на современном этапе функционирования.
Научная новизна диссертационного исследования состоит в выделении
этапов гидрологического режима Волги в пределах Волгоградской области; в
выявлении причин современной деградации ландшафтов Волго-Ахтубинской
поймы; в выделении и анализе типов гидрологических режимов Нижней Волги
3
и выделении категорий интенсивности разрушения береговой линии Волгоградского водохранилища; в комплексной оценке геоэкологической ситуации
верхнего и нижнего бьефов Волжского гидроузла; во введении понятия «геоэкологический оптимум обводнения» и составлении гидрографов обводнения
Волго-Ахтубинской поймы.
Практическая значимость результатов работы заключается в том, что
полученные результаты исследования помогут при разработке мероприятий по
восстановлению и поддержанию эколого-хозяйственного баланса исследуемого
региона. А также могут быть использованы при разработке законов по охране
окружающей среды Волгоградской области. Накопленный материал используется в учебном процессе в высших учебных заведениях Волгоградской области
при проведении полевых практик и чтении лекционных курсов «Геоэкология»,
«Проблемы региональной экологии», «Геоэкология Волгоградской области».
Положения, выносимые на защиту:
1. Основные изменения гидрологического режима Нижней Волги произошли в конце 1950-х-1960-х гг. после строительства Куйбышевского, Волгоградского и Саратовского водохранилищ.
2. Регулирование стока Волги в ее нижнем течении, а именно, существенные увеличения расходов воды в зимнее время и уменьшение их в весенний период способствовали преобразованию ландшафтов Волго-Ахтубинской поймы.
3. Создание и функционирование Волгоградского водохранилища, литологическое строение его склонов способствовали изменению конфигурации берегов и динамики абразионно-аккумулятивных процессов, что обусловило различную интенсивность разрушения береговой линии.
Личный вклад. Автор по данной проблеме проводила исследования с
2010 по 2015 гг. Были разработаны гидрографы и рекомендации по обводнению
Волго-Ахтубинской поймы и типология гидрологических режимов, объединенные в 3 геоэкологические группы (оптимальные, экстремальные и катастрофические условия обводнения), определяющие степень нагрузки и воздействия на
геосистемы нижнего бьефа. Комплексно проанализировано геоэкологическое
состояние изучаемой территории, что позволило создать картосхемы, диаграммы и графики, отражающие суть исследуемой проблемы.
Некоторые положения диссертационного исследования были изложены в
отчете по гранту Администрации Волгоградской области по теме «Геоэкологические последствия функционирования Волжской ГЭС в новых социальноэкономических условиях» (Договор № 167-юр), работа, по которому проводились в 2011-2012 гг. на кафедре физической географии и геоэкологии Волгоградского государственного социально-педагогического университета (руководитель темы – Брылѐв В. А., д. г. н., проф.).
4
Апробация работы: Основные результаты диссертационной работы изложены в материалах научно-практических конференций «Современное состояние водных ресурсов Нижней Волги и проблемы их управления» (Астрахань,
2009), Областных краеведческих чтениях (Волгоград: 2010, 2011, 2015), пленарном межвузовском координационном совещании по проблеме эрозионных,
русловых и устьевых процессов (Астрахань, 2010), Всероссийской научнопрактической конференции «Индикация состояния окружающей среды: теория,
практика, образование» (Москва, 2010), Международная научная конференция
студентов, аспирантов и молодых ученых «География, геоэкология, геология:
опыт научных исследований» (Днепропетровск, 2011), Международной научнопрактической конференция «Изучение и сохранение естественных ландшафтов» (Волгоград, 2011), Международных заочных научно-практических конференциях «Инновации в науке» (Новосибирск, 2012, 2013, 2014), Международной научно-практической конференции «Современное состояние естественных
и технических наук» (Москва, 2012), семинаре молодых ученых вузов, объединенных советом по проблеме эрозионных, русловых и устьевых процессов
«Общие и методические проблемы эрозио- и русловедения» (Волгоград, 2012),
Международной научно-практической конференции «Наука вчера, сегодня,
завтра» (Новосибирск, 2014), V Международной научно-практической конференции «Изучение, сохранение и восстановление естественных ландшафтов»
(Волгоград, 2015), Юбилейной региональной научно-практической конференции «Современные проблемы географии», посвященной 65-летию Волгоградского отделения Русского географического общества (Волгоград, 2015).
Совместно с научным руководителем основные результаты докладывались по линии общественной палаты Волгоградской области и Областной думы.
Всего по теме диссертационного исследования опубликовано 20 работ, из
них 4 в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК.
Структура и объем исследования. Диссертация состоит из введения, 4
глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 260
наименований, из них 10 источников на иностранном языке. Работа изложена
на 162 страницах и содержит 26 таблиц и 84 рисунка.
Благодарность. Автор благодарен своему научному руководителю профессору В. А. Брылѐву за помощь при написании диссертации. Способствовали
выполнению работы ценные советы доцентов Т. Н. Буруль, Н. П. Дьяченко, Ю.
П. Князева, к. г. н. Е. В. Мелиховой.
5
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность темы, отражены цель и задачи
диссертационного исследования, раскрывается научная новизна, практическая
значимость работы, ее апробация, положения, выносимые на защиту диссертации.
В первой главе дана краткая характеристика района исследования, рассматриваются история изучения природы и геоэкологических ситуаций Нижней
Волги (в пределах Волгоградской области), основные морфометрические характеристики Волжского гидроузла, дата и цель его создания, а также методы и
методики, используемые при проведении диссертационного исследования.
Историю изучения природы и геоэкологических проблем Нижней Волги
можно разделить на несколько этапов: до академических экспедиций – до последней трети XVIII в.; академические экспедиции – последняя треть XVIII в.;
на протяжении XIX в.; новые исследования – на протяжении XX в.; современные исследования – начало XXI в.
Среди основных работ нового и современного этапов исследований отметим труды Г. В. Обедиентовой (1962, 1977), А. И. Барановой (1964), Ю. П. Самборского (1981), А. З. Амстиславского (1984), П. А. Шеппеля (1986), В. А. Брылѐва (1976, 1999, 2002, 2008, 2014), В. Н. Коротаева (2000, 2002, 2010), И. И.
Рычагова (2000, 2002), С. В. Яковлева (2008). Также среди исследователей современного этапа выделим Н. А. Самуся, С. Н. Канищева, О. В. Филиппова, Д.
А. Солодовникова, В. В. Горяйнова, А. В. Плякина, М. А. Шубина и др.
Волжская ГЭС является крупнейшей гидроэлектростанцией в европейской части России. Постановление Совмина СССР о сооружении севернее Сталинграда гидроузла было подписано 6 августа 1950 г. за № 3555. Строительство
ее началось 1952 г., а закончилось в 1961 г. Она является средненапорной гидроэлектростанцией руслового типа.
Сооружение ГЭС включает в себя земляную и напорную плотины, сороудерживающее сооружение, водосборную плотину с рыбоподъемником, судоходные шлюзы с дамбами, подходные каналы и межшлюзовую ГЭС. Длина
напорного фронта гидроузла составляет 4,9 км. Плотины в высоту достигают 47
м. Суммарная водопропускная способность сооружения более 63000 м3/с. По
сооружениям проложены автомобильная и железная дороги. Установленная
мощность Волжской гидроэлектростанции составляет 2650 МВт.
В результате строительства Волжского гидроузла в его верхнем бьефе
сформировалось Волгоградское море, главной функцией которого являлось регулирование стока Волги в интересах энергетики, водного транспорта, водоснабжения, рыболовства и сельского хозяйства.
Основу фактической базы диссертации составили полевые исследования
(рис. 1). Основные точки наблюдений в нижнем и верхнем бьефах Волжского
гидроузла:
2010 год: г. Волгоград (набережная м/р Тулака), р. Песковатка, санаторий
Дубовский, заливы Пичуга, Ерзовский, Оленье, Горный Балыклей, Стрельноширокое.
2012 год: г. Ленинск, мост через р. Ахтуба, ерики Лемяшенский, Баярский, Гусиный, Старая Ахтуба, Беляевский, Дубок, Кудаевский, Огибной.
Рисунок 1 - Схема маршрутов экспедиционных выездов (2010, 2012, 2014, 2015)
7
2014 год: залив Пичуга, с. Караваинка, с. Антиповка, г. Камышин, урез
Волгоградского водохранилища у п. Приморск, р. п. Быково, 5 км севернее г.
Николаевска.
2015 год: г. Волгоград (Царицынская пойма), р. Пичуга, залив Оленье, ст.
Суводская (северная часть Александровского грабена).
Исследования, проведенные Ф. С. Зубенко [1964], Д. П. Финаровым
[1986] и Д. А. Солодовниковым [2003] позволили составить шкалу интенсивности разрушения береговой линии водохранилища:
1. очень низкая интенсивность разрушения береговой линии (1 балл) –
протяженность размыва берегового склона водохранилища не превышает 10 м,
а темпы отступания береговой бровки составляют менее 0,2 м/год;
2. низкая интенсивность разрушения береговой линии (2 балла) – протяженность размыва берегового склона водохранилища находится в пределах от
10 до 30 м, береговая бровка отступает на 0,2-0,3 м/год;
3. средняя интенсивность разрушения береговой линии (3 балла) – протяженность размыва берегового склона водохранилища колеблется от 30 до 60 м,
при этом береговая бровка отступает на 0,3-1,0 м/год;
4. высокая интенсивность разрушения береговой линии (4 балла) – протяженность размыва берегового склона водохранилища составляет от 60 до 90
м, при этом береговая бровка отступает на 1,0-2,5 м/год;
5. очень высокая интенсивность разрушения береговой линии (5 баллов) –
протяженность размыва берегового склона водохранилища превышает 90 м,
береговая бровка отступает в среднем более 2,5 м/год.
В диссертации использована классификация стадий экологической
напряженности русел больших рек предложенная Беркович К. М. [2001].
1 стадия – русло реки находится в естественном состоянии. Антропогенное вмешательство может присутствовать, но оно не влияет на экологическое
состояние русел или улучшает его.
2 стадия – возникновение антропогенной экологической напряженности
знаменует собой появление первичных признаков кризиса экологической ситуации.
3 стадия – предкризисное состояние русек рек характеризуется
активизацией вертикальных русловых деформаций.
4 стадия – кризисная экологическая ситуация сопровождается
необратимыми изменениями в русле и нарушениями связанного с руслом
прибрежного ландшафта, негативно влияющими на человека.
Также была применена классификация антропогенной экологической
напряженности в поймах, составленная А. В. Черновым [2006].
8
1 стадия – естественное состояние пойм характеризуется сбалансированностью всех процессов, происходящих при затоплении поймы и сливе с нее полых вод.
2 стадия – стадия первичных признаков кризисной экологической ситуации при локальных изменениях пойменных ландшафтов вызванные как природными, так и антропогенными причинами.
3 стадия – предкризисная экологическая ситуация отражается в деградации биоты пойм, не зависимо от вызвавших ее причин.
4 стадия – кризисная экологическая ситуация создается в поймах в случае
кардинальных изменений поверхности поймы, влекущих за собой безвозвратную потерю природных пойменных ландшафтов и земель в целом.
Были использованы картографические, графические, статистические, исторические, аналитические, сравнительно-географические методы. При анализе
экологических проблем были использованы системный, генетический и конструктивный принципы, предложенные Б. П. Кочуровым [1999].
Во второй главе по данным Нижне-Волжского бассейнового управления
проведен анализ гидрологического режима р. Волги и возникших геоэкологических ситуаций в нижнем бьефе.
Анализ основных показателей гидрологического режима Волги позволил
выделить два основных периода: естественный режим (1881-1954 гг.) и регулируемый режим (1955-2015 гг.). В последнем периоде был выделен современный
этап функционирования (2005-2015 гг.).
По данным Нижне-Волжского бассейнового управления (НВБУ) половодье в естественных условиях продолжалось около 3 месяцев. Весенние расходы
в среднем составляли 31500 м3/с. Самый высокий расход воды был отмечен в
1926 г. – 59000 м3/с, (пойма затапливалась на 90 %). Самые низкие объемы половодий были в 1891 г. – 17100 м3/с (площадь затопления поймы составила 20
%). В самый многоводный 1926 г. – объем годового стока составил 383 км3, в
1921 г. – 162 км3. Среднегодовые расходы держались на отметке 8200-8300 м3/с
(рис. 2). Зимние расходы в среднем не превышали 3000-4000 м3/с.
После строительства Куйбышевского водохранилища в 1955-1957 гг. (самого крупного в Волжско-Камском каскаде), Волгоградского (в 1958-1961 гг.) и
Саратовского (в 1967-1968 гг.) водохранилищ (нижневолжских водохранилищ)
продолжительность паводкового периода составила в среднем 55 дней. Расходы
воды на пике поводья не превышают 25000-26000 м3/с, а в среднем составляют
20750 м3/с. Максимальных значений весенние попуски достигали в 1979 г. –
34100 м3/с, а минимальные в 2015 г. – 16000 м3/с. При этом среднегодовые расходы воды снизились не значительно – до 8000 м3/с (рис. 2), как и объемы годового стока реки – до 245-255 км3.
9
Рисунок 2 - Весенние и среднегодовые расходы воды Волги у Царицына – Сталинграда – Волгограда с 1881 по 2015 гг.,
составлено автором по данным Нижне-Волжского бассейнового управления
По данным С. В. Яковлева и В. И. Казакевича [2008] до строительства
Волжской плотины объемы стока в январе составляли 8,24 км3, в феврале – 7,38
км3, в марте – 8,43 км3, в апреле – 19,1 км3, в мае – 67,45 км3, в июне – 60,66
км3, в июле – 23,48 км3, в августе – 14,56 км3, в сентябре – 12,34 км3, в октябре –
13,77 км3, в ноябре – 13,14 км3, в декабре – 8,01 км3. Самые низкие расходы воды в естественных условиях были зимой и марте – 7-8 км3, а в мае достигали
67,45 км3 (26 % от годового объема стока).
После ввода в эксплуатацию Куйбышевского, Саратовского и Волгоградского гидроузлов объемы стока через плотину Волжской ГЭС в январе возросли до 16,35 км3, в феврале – до 15,39 км3, в марте – до 16,99 км3. Но в апреле
снизились до 24,26 км3, в мае – до 54,06 км3, в июне – до 25,67 км3, в июле – до
17,2 км3. С августа объемы стока повысились до 15,6 км3, в сентябре они составили 14,17 км3, в октябре – 15,01 км3, в ноябре – 15,22 км3, в декабре – 15,85 км3
[Яковлев, Казакевич; 2008] (рис. 3). Таким образом, можно наблюдать увеличение средних месячных объемов стока с августа по апрель и уменьшение их с
мая по июль. С декабря по март объемы стока возросли в 2 раза.
После зарегулирования период половодья сократился почти на месяц,
максимальные расходы в среднем снизились на 34 %, при этом паводок начинается на месяц раньше.
Рисунок 3 - Средние месячные объемы стока до и после зарегулирования Нижней Волги, составлено автором по данным Яковлева С. В. и Казакевича В. И.
[2008]
Отдельно стоит отметить последнее десятилетие – современный этап.
Длительность половодья в среднем составляет 53 дня. По данным Нижне-
Волжского бассейнового управления и Докладов о состоянии окружающей среды Волгоградской области Комитета природных ресурсов и охраны окружающей среды Администрации Волгоградской области в 2006, 2007 и 2012 гг. были
отмечены самые короткие по продолжительности фазы подъема и пика половодья. Особенно короткий период половодья зафиксирован в 2014 и 2015 гг. (39 и
38 дней) (табл. 1). Половодье 2015 г. ознаменовалось низкими расходами воды
на пике половодья – 16000 м3/с. За последнее десятилетие сократились сроки
затопления поймы, объемы попусков воды (рис. 4) и среднее значение максимальных расходов воды до 20750 м3/с.
Рис. 4. График сброса воды через Волжский гидроузел по месяцам с 2006 по
2010 гг., составлено автором по данным Нижне-Волжского бассейнового
управления и В. А. Брылѐва [2012]
Таблица 1 - Основные показатели половодий с 2005 по 2015 гг., составлено автором по данным Нижне-Волжского бассейнового управления и Докладов «О
состоянии окружающей среды Волгоградской области» Комитета природных
ресурсов и охраны окружающей среды Волгоградской области [2006-2008,
2013, 2015]
Год
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
Период прохождения
половодий,
дата
19.04-20.06
28.04-14.06
11.04-18.06
12.04-04.06
19.04-09.06
15.04-15.06
20.04-01.06
Максимальные расходы воды,
м3/с
28000
18100
26000
27000
27000
27000
25000
Период максимальных расходов воды, дата
01.05-15.05
06.05-12.05
18.04-25.04
22.04-31.04
29.04-05.05
04.05-10.05
06.05-10.05
12
Количество
дней всего
периода
половодья
62
48
69
54
52
62
43
Период
максим.
расходов
воды, дни
16
7
8
9
7
7
5
Период
подъема
воды, дни
12
8
7
10
10
19
16
2012
2013
2014
2015
2016
23.04-14.06
15.04-21.06
24.04-02.06
24.04-03.06
22.04-10.06
25000
26000
26000
16000
27000
03.05-08.05
24.04-05.05
05.05-09.05
09.05-14.05
22.04-16.05
53
68
39
38
50
6
12
5
6
25
10
9
11
15
С 1960-х гг. и по настоящее время наблюдается тенденция увеличения
среднегодовых температур и уменьшения общего количества осадков, что метеорологи связывают с глобальным потеплением [Сажин, Кулик, Васильев,
2010; Сажин, 2013]. Свидетельством этого является последнее десятилетие на
Нижней Волге, когда средняя годовая температура повысилась с 7,6оС до 9оС
(рис. 5) (на 18 %). Наиболее значительные повышения температуры отмечаются
с ноября по апрель – с – 3,15оС до – 0,82оС (на 26 %) (рис. 6), что способствует
увеличению количества осадков в зимний период. В свою очередь, с апреля по
октябрь средние значения температур почти не изменились.
Рисунок 5 - Средняя годовая многолетняя температура и среднегодовые температуры с 2005 по 2015 гг. в Волгограде, составлено автором по данным метеостанции «Волгоград-СХИ» и Сажина А. Н. [2013]
Рисунок 6 - Средняя месячная многолетняя температура и средняя месячная
температура с 2005 по 2015 гг. в Волгограде, составлено по данным метеостанции «Волгоград-СХИ» и В. А. Брылѐва [2009]
13
Согласно Докладу о состоянии окружающей среды Волгоградской области, в последнее десятилетие зимой (с 1 января по 11 мая) выпадает осадков
больше нормы. Например, в зимний период 2012 г. выпало 178 мм, в 2013 г. –
135 мм, в 2014 г. – 118 мм, что соответствует превышению нормы по количеству осадков на 25-30 %.
Количество осадков весной в последнее десятилетие не сократилось. Оно
остается в пределах среднемноголетних показателей, но год от года их распределение происходит неравномерно. Согласно опубликованным данным Комитета природных ресурсов Волгоградской области, весной 2014 г. выпало 77 мм
(143 % от нормы). В то время как в 2010 г. – 19 мм (79 %), а в 2012 г. – 13 мм
(68 %).
В летний период количество осадков снизилось в среднем на 30 %. Так,
летом 2008 г. их выпало 134 мм (один из самых высоких показателей за последнее десятилетие), что соответствует 91 % от среднемноголетней нормы для
исследуемой территории, а летом 2014 г. выпало 76 мм (46 %).
Дешифрирование дистанционных материалов и экспедиционные выезды
в Волго-Ахтубинскую пойму по опорным точкам наблюдения (рис. 7) позволили определить последствия, вызванные изменением гидрологического режима
на Нижней Волге и составить картосхему геоэкологического состояния ВолгоАхтубинской поймы (рис. 8).
Мост через р. Ахтуба. 05.05.2012 г.
Ерик Старая Ахтуба. 05.05.2012 г.
р. Ахтуба – вид с моста. 15.06.2012 г.
Ерик Старая Ахтуба. 15.06.2012 г.
Рисунок 7 - Опорные точки наблюдения в Волго-Ахтубинской пойме
(фото автора)
14
Процессы остепнения, усыхания древесной и пойменной растительности
и понижение уровня грунтовых вод характерны для возвышенных участков,
расположенных в северной и северо-западной частях поймы. Прекратилось
накопление пойменного наилка, происходит засоление почв. Для пониженных
участков, в прирусловых частях зимой отмечается ледовая эрозия. Возведение
Волжской плотины способствовало снижению способности реки Волги к самоочищению и уменьшению биологического разнообразия ихтиофауны. В основном русле реки, ее притоках и пойменных озерах и ериках отмечается уменьшение мутности главных водных артерий – Волги, Куропатки, Ахтубы вследствие отстоя твердого стока в волжских водохранилищах; изменение эродирующей силы основных русел.
На картосхеме (рис. 8) выделены рельеф поймы, гидрологические показатели (даты вскрытия и замерзания реки и амплитуды колебания уровня воды в
реке), зафиксированные на основных гидрологических постах. Например, в современных условиях река Волга замерзает в начале декабря, что позже на 3-4
недели естественных условий. Ледоход начинается в конце марта – на 2-3 недели раньше природных условий.
Основные изменения гидрологического режима на Нижней Волге произошли в конце 1950-х-1960-х гг. после строительства Куйбышевского, Волгоградского и Саратовского водохранилищ. Анализ причин изменения гидрологического режима показал, что на ситуацию влияет комплекс искусственных
(управленческих) и естественных (климатических) факторов. Так, увеличение
попусков воды в зимний период обусловлено климатическим фактором (повышением средних месячных температур и количества осадков), снижение максимальных расходов воды в период весеннего половодья связано с управленческим фактором. В обоих случаях гидрологический режим р. Волги ниже Волжской плотины определяется исключительно сбросами воды из Волгоградского
водохранилища.
Волго-Ахтубинская пойма находится на стадии предкризисной экологической ситуации, которая отражается в деградации биоты, что обусловлено «резким сокращением длительности и частоты половодий в нижнем бьефе гидроузла» [Чернов, 2006; с. 547].
15
Рисунок 8 - Картосхема геоэкологического состояния Волго-Ахтубинской поймы, составлено автором с учетом данных
Брылѐва В. А.
В третьей главе дан анализ изменения береговой линии Волгоградского
водохранилища и геоэкологических ситуаций, вызванных изменением гидрологического режима Волги (в пределах Волгоградской области).
Согласно исследованиям, проведенным Ф. С. Зубенко, В. А. Брылѐвым,
Н. В. Коломенским, Д. А. Солодовниковым, О. В. Филипповым, М. А. Шубиным, В. Н. Экзарьян в разные годы площадь территорий, утраченных в результате отступления береговых бровок Волгоградского водохранилища под действием абразии начиная с 1958 г. составила до 123 км2. Средняя скорость размыва правого берега водохранилища составляет 1,2 м/год, в то время как левого
– 3,2 м/год. Скорость отступания восточного берега выше западного в 3 раза
(рис. 9).
В первые годы создания водохранилища протяженность восточного побережья составила 440 км, т. е. увеличилась на 76% по сравнению с естественными условиями за счет ингрессии в залив р. Еруслан и крупных балок (Камышеваха и Сухая балка), но уже в конце ХХ в. его протяженность сократилась до
350 км. Береговая линия правобережья в первые годы увеличилось с 320 до 360
км, т. е. на 12,5 %, за счет ингрессии в залив р. Балыклейки. Постепенно, благодаря абразионно-аккумулятивным процессам, длина западного берега сократилась до 280 км, а за последнее десятилетие сократилась примерно на 2 % (275
км). Заливы малых рек были в большинстве случаев заилены и отделены от акватории водохранилища (табл. 2).
Таблица 2 - Динамика изменения протяженности береговой линии Волгоградского водохранилища (в пределах Волгоградской области)
(составлено автором)
Протяженность побережья до затопления водохранилища,
км
Восточное
250
побережье
Западное
320
побережье
Протяженность побережья после затопления водохранилища, км
440
Протяженность
побережья на
конец ХХ в.,
км
350
Протяженность побережья в современное время, км
360
280
275
330
Составлена картосхема состояния побережий Волгоградского водохранилища, вызванных изменением гидрологического режима Нижней Волги, на которой выделены категории интенсивности разрушения берегов Волгоградского
водохранилища (очень низкая, низкая, средняя, высокая и очень высокая), типы
берегов, учитывающие особенности литологического строения береговой линии, а также нанесены диаграммы отражающие площади территории, утраченные в результате абразии по районам (рис. 9).
Рисунок 9 - Типы берегов Волгоградского водохранилища, категории интенсивности их разрушения и картодиаграмма площади территорий, утраченных в
результате абразии по районам, составлено автором по данным В. А. Брылѐва
[2014], В. А. Брылѐва, Б. И. Фридмана [2015], И. П. Герасимова [1951], В. А.
Ковда [1950], О. В. Филиппова, Д. А. Солодовникова [2010], М. А. Шубина
[2005]
Типы правобережья Волгоградского водохранилища по данным В. А.
Брылѐва [2014, 2015] (рис. 9):
1. Щербаковско-Камышинский тип склона Приволжской возвышенности
характерен для Щербаковской излучины. Здесь урез р. Волги (водохранилище)
сложен палеоценовыми опоками (слаборазмываемые породы).
18
2. Берег р. Волги (водохранилище) от г. Камышина и до Балыклейского
залива сложен опоками, песками и глинами палеогена (среднеразмываемыми
породами) – Камышинско-Балыклейский тип склона.
3. Для Балыклейско-Волгоградского типа склона характерны палеогеновые песчаники с песками и глинами (среднеразмываемые породы).
Исследования, проведенные В. А. Ковдой [1950], И. П. Герасимовым
[1951], В. А. Брылѐвым [2005], М. А. Шубиным [2005], О. В. Филипповым
[2004, 2010] позволяют выделить следующие типы левобережья Волгоградского водохранилища (рис. 9):
1. Северо-Ерусланский тип развит к северу от Ерусланского залива. Он
сложен темными и шоколадными глинами с прослоями песков.
2. Николаевско-Приморский тип развит от залива р. Еруслан до п. Приморск. Здесь на хвалынских шоколадных глинах и легких суглинках залегают
пески разной степени зернистости.
3. Приморско-Волжский тип восточного склона Волгоградского водохранилища развит к югу от Приволжской песчаной гряды и сложен древнеаллювиальными песками.
Величина размыва побережий под действием абразии, средних и высоких
значений достигает вдоль левобережья. Так, у г. Николаевска она составляет
более 40 м, у с. Нижний Балыклей – более 50 м. Исключение составляют берега
крупных заливов Камышеваха и Еруслан, а также в местах заиления к югу от
Ерусланского залива и от с. Рахинка до Волжской плотины, где интенсивность
разрушения средняя, а суммарная величина размыва побережья не превышает
60 м. Например, согласно М. А. Шубину (2005), в с. Рахинка она составляет 20
м, в с. Новоникольское 18 м. Данное побережье сложено суглинками и глинами, что обуславливает высокую интенсивность разрушения береговой линии.
Для большей части восточного побережья характерно широкое распространение абразионно-аккумулятивных террас (рис. 10).
На западном берегу сформировались абразионные берега (рис. 9). Очень
низкие значения абразия составляет вдоль берегов города Волгограда, что обусловлено берегоукрепительными работами, на водохранилище – от Щербаковской излучины до г. Камышина, в Горнобалыклейском заливе и у Александровского грабена. Для остальной части правобережья широко распространена низкая интенсивность размыва берега. У санатория г. Дубовки суммарная величина
размыва составляет 17 м, у р. Песковатка – 25 м, у г. Камышина, Александровского грабена и Столбичей – 4-5 м. Правый берег сложен трудно размываемыми породами – опоками и песчаниками.
19
Абразионный уступ левого
берега у р. п. Быково 27.10.2014 г.
Абразионно-аккумулятивная терраса
левого берега у с. Рахинка 27.10.2014 г.
Абразионный уступ правого берега
Абразионный уступ правого берега
у с. Караваинка 28.08.2014
у с. Стрельноширокое 10.08.2010
Рисунок 10 - Типы берегов Волгоградского водохранилища (фото автора)
Анализ собранного материала позволил составить картосхему геоэкологических проблем побережий Волгоградского водохранилища, возникших в результате функционирования Волжского гидроузла (рис. 11), на которой отмечены водная и ледовая эрозия береговой линии; для многих крупных заливов и
балок характерна эвтрофикация; вдоль левобережья отмечено заиление; снизилась способность р. Волги к самоочищению; снижение уровня плодородия почв
и засоление; повышение уровня грунтовых вод; возникновение и широкое развитие абразии; снижение биологического разнообразия ихтиофауны.
Береговую линию Волгоградского моря формируют процессы абразии и
аккумуляции, появившиеся при строительстве Волжской плотины, интенсивность и динамика которых в последнее десятилетие снизились. Это обусловлено сформировавшимися абразионно-аккумулятивными террасами вдоль побережий водохранилища, а также колебаниями уровня его зеркала.
Таким образом, акватория и прибрежные ландшафты Волгоградского водохранилища находятся на стадии кризисной экологической ситуации. Подобные изменения возникают при заполнении водохранилищ, когда происходит
безвозвратная потеря берегов в результате абразии, в то время как в нижнем
20
бьефе в результате недостатка воды создаются экстремально маловодные условия [Беркович, 2001].
Рисунок 11 - Геоэкологические проблемы побережий Волгоградского водохранилища, возникшие в результате функционирования Волжского гидроузла
(составлено автором)
В четвертой главе даются рекомендации по сохранению экологохозяйственного баланса и обводнению Волго-Ахтубинской поймы.
По данным «Основных правил использования водных ресурсов Волгоградского водохранилища на р. Волге» [1983] и на основании анализа характеристик весеннего паводка на Нижней Волге нами разработаны гидрографы
«геоэкологического оптимума обводнения» Волго-Ахтубинской поймы (рис.
21
12, табл. 3): минимальный, оптимальный и максимальный. Под «геоэкологическим оптимумом обводнения» понимается попуски воды в нижний бьеф, через
плотину гидроузла, необходимого для оптимального обводнения поймы и рационального перераспределения ее между всеми водопользователями.
м2/с
Рисунок 12 - Гидрографы обводнения в период весеннего половодья составленные автором по данным «Основных правил использования водных ресурсов
Волгоградского водохранилища на р. Волге» [1983]
Таблица 3 - Основные показатели весеннего половодья по данным «Основных
правил использования водных ресурсов Волгоградского… » [1983]
Основные показатели
Количество дней подъема воды
Количество дней максимальных расходов воды
(продолжительность «сельскохозяйственной»
полки)
Количество дней спада воды
Продолжительность «рыбной» полки, дни
Продолжительность всего периода половодья,
дни
Максимальные расходы воды, м3/сек
Объемы годового стока, км3
Объемы стока за второй квартал, км3
Площадь затопления поймы, %
Предложены следующие
Ахтубинской поймы:
Гидрографы весеннего паводка
Первый
Второй
Третий
гидрограф гидрограф
гидрограф
18
21
24 и более
5-7
9-10
14 и более
28
10
51-53
32-34
14
62-65
37 и более
18 и более
75 и более
Менее 25000
210-220
(не менее 85
% от нормы)
70 (не менее
66 % от
нормы)
Менее 40
27000
245-255
Более 28000
270-280 и более
(более 108 % от
нормы)
более 130 (более
123 % от нормы)
рекомендации
22
по
106-110
40-60
обводнению
Более 60
Волго-
1. Согласовать попуски воды, особенно в период половодья, с
администрациями субъектов РФ, расположенных в нижнем течении Волги и
отвечающих за работу нижневолжских и камских плотин.
2. Сдвинуть пик весенних сбросов воды на начало-середину мая, расход
довести до 27000 м3/с продолжительностью «сельскохозяйственной полки» не
менее 9-10 дней, а «рыбохозяйственной полки» не менее 14-18 дней с
расходами в 18000-20000 м3/с.
3. Общую продолжительность половодья увеличить до 62-65 дней.
4. Максимально снизить объемы зимних (декабрь – февраль) попусков,
удерживая их на отметке не более в 4000-5000 м3/с.
5. Объемы сбросов воды во втором квартале, т. е. период весеннего
половодья, довести до 50 % от объемов годового стока.
6. Площадь затопляемой территории поймы должна быть не менее 50 %.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенное исследование позволило сформулировать следующие выводы:
1. Установлено, что большие изменения ландшафтов и геоэкологической
ситуации на Нижней Волге (в пределах Волгоградской области) произошли после ввода в эксплуатацию Куйбышевского, Волгоградского и Саратовского водохранилищ (во второй половине 1950-х – 1960-х гг.) и на современном этапе
функционирования Волжского гидроузла, в течение которого наблюдались
экологические кризисы – в 2006 и 2015 гг.
2. Доказано, что основными причинами изменения гидрологического режима на Нижней Волге являются комплекс искусственных (управленческих) и
естественных (климатических) факторов. Так, увеличение попусков воды в
зимний период обусловлено климатическим фактором (повышением средних
месячных температур и количества осадков в зимнюю межень), снижение максимальных расходов воды в период половодья связано с управленческим фактором. Так, максимальные расходы в 2015 г. составили 16000 м3/с. Расходы в
зимнюю межень достигают 7000-8000 м3/с.
В обоих случаях гидрологический режим реки Волги ниже Волжской
ГЭС определяется исключительно сбросами воды из Волгоградского водохранилища.
3. Установлено, что воздействие на природные ландшафты ВолгоАхтубинской поймы осуществляются прямо и косвенно. Анализ факторов воздействия позволил выделить основные группы: 1) процесс регулирования Волги плотинами; 2) строительные и дорожные работы; 3) группа явлений, оказывающих воздействие на отдельные компоненты природы (загрязнение почв,
грунтов, поверхностных и подземных вод, вытаптывание).
23
4. Установлено, что современный облик береговой линии Волгоградского
водохранилища формируют процессы абразии и аккумуляции, создавшие за
время его существования новую береговую линию. В первые годы после затопления протяженность побережий водохранилища увеличилась за счет ингрессии в крупные заливы (Ерусланский, Камышеваха, Балыклейский и др.) на 12,5
% – правобережье и на 76 % – левобережье. Затем длина береговой линии побережий сократилась из-за абразионно-аккумулятивных процессов, но в целом
длина восточного берега увеличилась на 32 %.
Западное возвышенное побережье, сложенные опоками и песчаниками
потеряло в результате абразии от 4 до 50 м. Низкое восточное побережье, сложенное песками и глинами, потеряло от 30 до 120 м.
Литологическое строение, волновые процессы и физические параметры
склонов позволили выделить категории интенсивности разрушения береговой
линии Волгоградского водохранилища: очень низкая, низкая, средняя, высокая
и очень высокая. Для восточного побережья характерно преобладание высокой
интенсивности разрушения берега, для западного побережья – низкой и средней.
5. По данным «Основных правил использования водных ресурсов Волгоградского водохранилища на р. Волге» [1983] и на основании анализа основных
характеристик весеннего паводка на Нижней Волге автором разработаны гидрографы «геоэкологического оптимума обводнения» Волго-Ахтубинской поймы: минимальный, оптимальный и максимальный. Согласно гидрографу оптимального обводнения перераспределение водных ресурсов в течение года необходимо приблизить к естественным условиям, т. е. объемы расходов воды в половодье увеличить до 27000 м3/с с продолжительностью 10-14 дней, а периоды
летне-осенней и зимней межени уменьшить до 4000-5000 м3/с.
Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:
Работы, опубликованные в перечне научных изданий, рекомендуемых ВАК:
1. Овчарова А. Ю. Причины деградации ландшафтов Волго-Ахтубинской
поймы // Известия Вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки.
2013. № 1. С. 77-80.
2. Брылѐв В. А., Овчарова А. Ю. Эколого-экономическая оптимизация обводнения Волго-Ахтубинской поймы // Известия Вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2013. № 5. С. 72-75.
3. Брылѐв В. А., Овчарова А. Ю. Изменения природных процессов в Волго-Ахтубинской пойме и Балта Брэила Нижнего Дуная // География в школе.
М.: Школа-Пресса, 2015, № 9. С. 26-34.
4. Брылѐв В. А., Овчарова А. Ю. Формирование побережья нижней части
Волгоградского водохранилища // Геоморфология, 2016, № 2. С. 18-26.
24
Раздел в монографии:
5. Брылѐв В. А., Овчарова А. Ю. Влияние режима попусков Волгоградской ГЭС на природу Волго-Ахтубинской поймы // Волгоградская область:
природные условия, ресурсы, хозяйство, население, геоэкологическое состояние: кол. монография. Волгоград: Изд-во «Перемена», 2011. С. 428-438.
Работы, опубликованные в других научных изданиях:
6. Брылѐв В. А., Овчарова А. Ю. Динамика половодий в нижнем бьефе
Волгоградской ГЭС и экологические последствия за 2006-2009 гг. // Современное состояние водных ресурсов Нижней Волги и проблемы их управления: материалы научно-практической конференции. Астрахань, 2009. С. 35-38.
7. Брылѐв В. А., Овчарова А. Ю. Происхождение, состояние природных
комплексов и геоэкологические проблемы Волго-Ахтубинской поймы // Стрежень: научный ежегодник. Волгоград: Издатель, 2010. С. 93-101.
8. Брылѐв В. А., Овчарова А. Ю. Режим работы Волжской ГЭС и экологическое состояние Волго-Ахтубинской поймы // Двадцать пятое пленарное
межвузовское координационное совещание по проблеме эрозионных, русловых
и устьевых процессов. Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2010. С. 96-98.
9. Овчарова А. Ю. Экологические последствия зарегулирования Волги
для Волго-Ахтубинской поймы // Индикация состояния окружающей среды:
теория, практика, образование: материалы научно-практической конференции,
М.: 2010. С. 54-58.
10. Брылѐв В. А., Овчарова А. Ю. Деградация ландшафтов ВолгоАхтубинской поймы в связи с изменением работы Волжской ГЭС в новых социально-экономических условиях // Изменение и сохранение естественных
ландшафтов: сборник международной научно-практической конференции. М.:
Планета, 2011. С. 183-187.
11. Овчарова А. Ю. Волго-Ахтубинская пойма – возможно ли экологическое благополучие? // Общие и методические проблемы эрозио- и русловедения. М.: Планета, 2012. С. 214-217.
12. Овчарова А. Ю. Исторический аспект изучения Волго-Ахтубинской
поймы // Современное состояние естественных и технических наук: Материалы
VII Международной научно-практической конференции. М.: Издательство
«Спутник +», 2012. С. 182-185.
13. Овчарова А. Ю. Об актуальности составления графика «геоэкологического оптимума» для затопления Волго-Ахтубинской поймы // «Инновации в
науке»: материалы международной научно-практической конференции. Новосибирск: Изд. «Сибирская ассоциация консультантов», 2012. С. 96-99.
25
14. Овчарова А. Ю. Экологические последствия работы Волжской ГЭС //
Теория и практика современной науки: материалы V Международной научнопрактической конференции. М: Изд-во «Спецкнига», 2012. С. 374-379.
15. Овчарова А. Ю. Анализ работы Волжского гидроузла за период 20112012 годы // «Инновации в науке»: материалы XIX международной научнопрактической конференции. Новосибирск: Изд. «СибАК», 2013. С. 189-193.
16. Брылѐв В. А., Буруль Т. Н., Пряхин С. И., Семикин Д. В., Овчарова А.
Ю., Мелихова Е. В., Корхова Ю. А. Антропогенные воздействия на гидросферу
Приволгоградской части Волго-Ахтубинской поймы // Альманах-2013. Волгоград: Изд-во ВолГУ. 2013. С. 22-36.
17. Овчарова А. Ю. Модели эколого-экономического оптимума для обводнения Волго-Ахтубинской поймы (в пределах Волгоградской области) //
Наука вчера, сегодня, завтра / Сборник статей по материалам ХI междунар.
науч.-практ. конф. № 4 (11). Новосибирск: Изд. «СибАК», 2014. С. 84-89.
18. Овчарова А. Ю. Анализ естественного режима реки Волги (в пределах
Волгоградской области) / Альманах-2015. Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2015. С.
38-49.
19. Овчарова А. Ю. Анализ формирования современной береговой линии
Волгоградского водохранилища (в пределах Волгоградской области). Изучение,
сохранение и восстановление естественных ландшафтов: Сборник статей V
Международной научно-практической конференции. г. Волгоград, 12-16 октября 2015 г. М.: Планета, 2015. С. 217-222.
20. Овчарова А. Ю. Современный этап в функционировании Волжского
гидроузла. Альманах-2015 / Под научной редакцией проф. Г. К. Лобачѐвой.
Волгоград, 2015. С. 24-32.
26
Овчарова Анжелика Юрьевна
ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ВОЛГОГРАДСКОЙ
ГЕОТЕХНОГЕННОЙ СИСТЕМЫ, ВЫЗВАННЫЕ ИЗМЕНЕНИЕМ
ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ВОЛГИ
(В ПРЕДЕЛАХ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ)
Автореферат
Подписано в печать: 27.10.2016
Печать цифровая. Бумага офсетная. Гарнитура «Таймс».
Формат 60х84/16. Объем 1.0 уч.-изд.-л.
Заказ №
. Тираж 100 экз.
ВГСПУ, Издательство «Перемена»
Типография издательства «Перемена»
400131, Волгоград, пр. им. В.И. Ленина, 27
27
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа