ЭКОЛОГИЯ Экологические и метеорологические проблемы  больших городов и промышленных зон.

Процесс заиления искусственных водохранилищ - одна из важнейших экологических проблем

Дубовик Д.Д.

Институт технической механики ГКАУ НАНУ, аспирант.

Искусственные водохранилища (ИВ) Днепровского каскада, содержащие большие запасы пресной воды, включены в систему интенсивного хозяйственного использования. Срок службы водохранилища определяется периодом, в течение которого заполняется илами мертвый объем водохранилища. Расчет времени заиления и информационное сопровождение экологического мониторинга ИВ являются одной из важнейших задач экологического анализа.

Искусственные водохранилища (ИВ) Днепровского каскада, содержащие большие запасы пресной воды, включены в систему интенсивного хозяйственного использования. Очевидным образом они подвержены влиянию антропогенных факторов. В водосборной зоне ИВ размещены промышленные и сельскохозяйственные предприятия, проживает большая часть населения Украины. Большие объемы продуктов антропогенеза, содержащих тяжелые металлы, биогенные субстанции, попадают в водохранилища и накапливается в донных отложениях. Физические, химические и биологические процессы в окружающей среде определяют особенности осадкообразования, их состав и свойства, тем самым определяют экологическое состояние ИВ Днепровского каскада и процессы заиления [1].

Заиление, помимо непосредственного влияния на экологическое состояние ИВ, приводит к потерям объёма воды из-за роста абсолютных отметок дна. В условиях подпора реки плотиной и образования водохранилища скорость течения уменьшается, поэтому переносимые рекой взвешенные наносы, осаждаются в ложе водохранилища. В верхней части задерживаются более крупные донные наносы, а мелкие по мере уменьшения скорости течения откладываются в средней и нижней частях с постепенным уменьшением величины фракций до илистых у самой плотины. В результате происходит постепенное и непрерывное заиление водохранилища. Срок службы водохранилища определяется периодом, в течение которого заполняется илами мертвый объем водохранилища. Расчет времени заиления является одной из важнейших задач экологического анализа. Наиболее часто при расчетах используют такой набор данных: параметры водохранилища, оценки мутности, механический состав, расход воды, объемный вес отложений. При этом используют либо данные наблюдений за твердым стоком, либо данные о мутности потоков, которые приведены в гидрологических ежегодниках.

В весенний период и при интенсивных дождях мутность воды в водохранилищах повышается, что вызывает заиление водохранилища. Мутность обусловлена наличием нерастворенных и коллоидных веществ, неорганических веществ (глина, песок, гидроксид железа) и органических веществ (илы, микроорганизмы, планктон, нефтепродукты). Они различаются по степени дисперсности, то есть по величине частиц вещества в водоеме – крупнодисперсные взвеси и гетерогенные смеси, тонкодисперсные коллоидные системы с размерами частиц 1—0,1 мкм., а также гомогенные системы – растворы. Таким образом, в водоемах все время происходит аккумуляция веществ, приносимых извне и формирующихся в водоеме [1,2].

Поэтому изучение заиления водохранилищ является, очевидно, необходимым и актуальным. Информационное моделирование необходимо для изучения особенностей процесса заиления искусственных водоемов, расчета сроков их эксплуатации и деградации. При этом возникает необходимость решения целого ряда специальных задач, каждая из которых требует своего информационного обеспечения, разработки специальных моделей и методов анализа. Основой могут служить новые современные системы удаленного мониторинга, таких как космические системы дистанционного зондирования Земли, с одной стороны, и специализированные системы анализа крупномасштабных процессов на планете. таких как геоинформационные системы. Таким образом, речь идет о создании специализированных баз данных и баз знаний, а также – о привлечении современных мощных вычислительных технологий для информационно-методического обеспечения экологического мониторинга ИВ и процессов их заиления. Основой же должны служить специализированные модели и алгоритмы, которые учитывают особенности исследуемых ИВ Днепровского каскада. Данный обзор и анализ накопления донных отложений, срока службы и времени накопления наносов, критериев оценки заиления в комплексе с использованием ГИС систем, дистанционного зондирования Земли, позволят создать метод экспресс оценок. На основании которого, станет возможно в оперативном режиме оценивать состояние водохранилищ.

Литература

1. Шапар А.Г. Систематизація задач наукового забезпечення переводу території басейну р. Дніпро до сталого функціонування. А.Г. Шапар, Скрипник О.О.,Сметана С.М. //Зб. наук. праць ІППЕ "Екологія і природокористування".– Дніпропетровськ, 2012.–вип.15.–с.12–23.

2. Зырянов А.Г. Динамика заиления водохранилища Учкурганской ГЭС и опыт борьбы с наносами // Гидротехническое строительство, № 1. – М., 1973, – С. 32–37.