ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ, ИХ СВОЙСТВА И ВЛИЯНИЕ НА ХОЗЯЙСТВЕННУЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Виды водопользования.

Согласно Водному кодексу РФ (статья 38) различают следующие основные виды водопользования:

  • 1) водопользование с забором (изъятием) водных ресурсов из водных объектов при условии возврата воды в водные объекты;
  • 2) водопользование с забором (изъятием) водных ресурсов из водных объектов без возврата воды в водные объекты;
  • 3) водопользование без забора (изъятия) водных ресурсов из водных объектов.

Возможности всех трех видов водопользования лимитируются имеющимся в пределах территории количеством воды и его распределением по компонентам гидросферы, т. е. водообеспеченностью.

Водообеспеченность территорий.

Поверхностные воды — весьма динамичный, а часто и экологически лимитирующий компонент природной среды. Вследствие этого они оказывают огромное влияние на свойства и развитие геосистем, а также на хозяйственную деятельность. Одним из ведущих факторов хозяйственной деятельности является водообеспеченность территорий. Поэтому при обосновании развития многих производств и расселения значительное внимание уделяется изучению и оценке обеспеченности водными ресурсами регионов и их качеству. При количественной оценке водных ресурсов используются понятия статических запасов воды и возобновляемых водных ресурсов [30]. Первые складываются из количества воды, единовременно находящейся во всех реках, озерах, болотах и ледниках рассматриваемой территории, и при неизменных климатических условиях остаются практически постоянными. Вторые переменны во времени, так как ежегодно восстанавливаются (обновляются) в процессе круговоротов воды. Количественно возобновляемые водные ресурсы территорий оцениваются годовым стоком рек. Ежегодно они меняются в зависимости от количества годовых осадков, испарения с земной поверхности и изменения статических запасов в водоемах и почвогрунтах территории.

Речные бассейны обычно не совпадают с административно-хозяйственными границами. Поэтому, оценивая водные ресурсы и водообеспеченность территорий, учитывают:

• воды местного стока, формирующегося в пределах

анализируемого региона;

  • • воды, поступающие сюда из смежных территорий;
  • • воду транзитных рек.

Оценивая возобновляемые водные ресурсы по речному или поверхностному стоку, следует понимать, что реки дренируют и подземный сток. Следовательно, этим показателем учитываются и возобновляемые ресурсы подземных вод. Данные о годовом стоке с тех или иных территорий могут быть взяты с соответствующих карт и из справочников серии «Ресурсы поверхностных вод...». Однако из-за межгодовых колебаний и неравномерности стока внутри года, а также недопустимости полного отбора воды из водных объектов, практически используется только часть среднегодового стока. То есть среднегодовой сток характеризует только потенциальные водные ресурсы и водообеспеченность территорий. Реальные эксплуатационные водные ресурсы в разных ландшафтных условиях составляют разную долю от среднегодового стока. Кроме того, анализируя эксплуатационную водообеспеченность, нельзя забывать о таких климатических явлениях, как засухи, которые случаются в разных природных зонах с разной периодичностью.

Сильное влияние на водный баланс территорий оказывает хозяйственная деятельность: перераспределение подземного и поверхностного стока вследствие сведения лесов и распашки земель, водоотбора. В результате увеличивается дефицит водных ресурсов. Наиболее распространенный способ его устранения — регулирование стока водохранилищами и комплексное рациональное использование водных ресурсов. Однако водохранилища уменьшают скорость обмена и самоочищения речных вод, а это ухудшает их качество. Кроме того, водохранилища уменьшают общий запас пресных вод в результате дополнительного испарения с увеличенной водной поверхности, особенно в засушливом климате.

Среди наземных вод суши наиболее динамичны и важны с инженерной точки зрения различного рода водотоки. Выделяются [30] следующие их типы, оказывающие разное влияние на инженерно-географические особенности территории.

  • 1. Нерусловые потоки, стекающие со склонов в виде пленки, увлажняющие земную поверхность, производящие плоскостную эрозию, соответственно вымывающие мелкозем и органику, а также осуществляющие аккумуляцию рыхлого материала (делювия) у подножий склонов, выполаживая их. С этими процессами связан основной тип денудации суши, особенно в гумидных районах.
  • 2. Временные русловые водотоки, периодически производящие овражную эрозию и формирующие овражную балочную сеть на водоразделах и их склонах. Их функция — дренаж и активный сброс воды и мелкозема с водоразделов и склонов. Их аккумулятивная деятельность проявляется в низовьях — устьях оврагов и балок. Выражается она в форме накопления рыхлых наносов в конусах выноса, на днищах речных долин и балок, озерных котловин и на приморских низменностях.
  • 3. Постоянные русловые потоки — реки, ручьи, формирующие свои долины, наиболее активно и постоянно трансформирующие днища долин (поймы), русло водотока, а часто и склоны долины.

Из перечисленных водотоков наибольшее (по интенсивности воздействия на инженерные сооружения) значение имеют русловые потоки. Они способны как непосредственно воздействовать на инженерные сооружения, так и путем глубинной и боковой эрозии грунтов нарушать устойчивость фундаментов. Однако и плоскостной сток, с его эрозионной деятельностью, при больших уклонах и длинных склонах может иметь существенное значение для сельского хозяйства и инженерных сооружений. Это проявляется в переувлажнении участков земной поверхности перед инженерными сооружениями, заилении плодородных почв пойм и нижних частей склонов, дорог и других инженерных сооружений, эродировании верхнего плодородного слоя в верхних частях склонов.

Интенсивность деятельности разных водотоков меняется в зависимости от геолого-геоморфологического строения территории (превышения, уклоны, размеры, форма склонов, механический и минералогический состав пород), климата, водности и периодичности действия водотоков, растительного покрова и других природных условий территории. Более податливы размыванию и глубинной эрозии рыхлые породы, а также зоны разломов и дробления скальных и полускальных пород.

Водопользование без забора (изъятия) водных ресурсов из водных объектов включает гидроэнергетику, судоходство, рыболовство и рекреационное использование водных объектов. Все это (также как и водопотребление и водоотведение) предполагает создание и использование инженерных сооружений, контактирующих с водными объектами.

Влияние водотоков на инженерные сооружения можно проследить почти всюду, так как склоновые поверхности и жидкие атмосферные осадки, а соответственно, и сток широко распространены. К тому же большинство видов хозяйственной деятельности, населенные пункты связаны или приурочены к водотокам, их долинам, побережьям озер и морей. С ними тесно связаны тепло- и гидроэлектростанции, промышленные предприятия, дамбы, водохранилища и другие инженерные сооружения. Нередко в долинах рек добывают строительные материалы (песок, гальку), а также россыпные полезные ископаемые (золото, олово и др.), что влечет за собой резкое увеличение мутности воды и твердого стока. Поэтому в проектах инженерных сооружений требуется учитывать прогноз развития естественной и антропогенно спровоцированной боковой и глубинной эрозии, паводкового и уровенных режимов водотоков. Эти процессы очень динамичны и мощны, их недоучет может приводить к неожиданным неблагоприятным и катастрофическим последствиям.

К неблагоприятным процессам, связанным с деятельностью воды и требующим разработки инженерных мероприятий на местности для их предотвращения, относятся интенсивная овражная эрозия, подтопление и заболачивание территорий, абразия, как результат разрушения берегов морей и водохранилищ волнами, дейгиш — разрушение берегов, сложенных рыхлыми наносами, реками блуждающего типа. К особо опасным относятся наводнения и сели. Инженерные мероприятия по снижению ущерба от них представлены в таблице 11.

Неблагоприятные явления и мероприятия по их нейтрализации [30]

Таблица 11

Явление

Районы и условия распространения и проявления

Мероприятия по их предотвращению

Овражная

эрозия

Возвышенные равнины в лесной, лесостепной и степной зонах

Противоэрозиониые севообороты и лесополосы, обваловывание верховьев, строительство плотин, каскадов, лотков, зал ужение склонов и др.

Подтопление и заболачивание

Низменные, плоские равнины, днища ложбин стока, понижения рельефа

Строительство дренажных и водоотводных систем

Абразия

Наветренные побережья морей, крупных озер, водохранилищ

Берегоукрепительные мероприятия,запреты на добычу песка и гравия из береговой зоны

Дейгиш

Долины и русла рек в мелкопесчаных грунтах, резкие колебания уровней и расходов воды, уклонов

Русловыпрямительные работы, покрытие дна и откосов русла матами и асфальтобетонными тюфяками, каменнохворостяные шпоры

Требования судоходства и лесосплава к водным объектам включают гарантированную глубину, ширину судового хода (в пределах которого гарантированная глубина выдерживается), минимальные радиусы изгибов судового хода. В зависимости от указанных параметров, внутренние водные пути (реки, озера, водохранилища, каналы) подразделяются на семь категорий, которым соответствует доступность для тех или иных типов плавсредств.

Наиболее высокая категория I (доступна для всех типов речных судов) предполагает гарантированную глубину не менее 2,6 м, ширину судового хода не менее 85-100 м, радиусы закругления судового хода не менее 600-1000 м. Наиболее низкая категория VII (доступна для самых мелкосидящих судов и лодок) предполагает гарантированную глубину 0,6 м. Для лесосплавных рек требуется глубина не менее 0,8 м, ширина судового (лесосплавного) хода не менее 14-20 м и радиус его закругления не менее 90-120 м.

Водопользование с забором водных ресурсов из водных объектов (водопотребление) предъявляет, прежде всего, требования к качеству воды.

Требования к качеству воды водных объектов в пунктах питьевого, хозяйственно-бытового и рекреационного водопользования регламентируются СанПиН 2.1.5.980-00 «Гигиенические требования к охране поверхностных вод» [69], где установлены гигиенические нормативы состава и свойств воды в водных объектах для двух категорий водопользования.

К первой категории водопользования относится использование водных объектов или их участков в качестве источника питьевого и хозяйственно-бытового водопользования, а также для водоснабжения предприятий пищевой промышленности.

Ко второй категории водопользования относится использование водных объектов или их участков для рекреационного водопользования. Требования к качеству воды, установленные для И-й категории водопользования, распространяются также на все участки водных объектов, находящиеся в черте населенных мест.

Содержание требований раскрывается в таблице 12.

Таблица 12

Требования к качеству воды согласно СанПиН 2.1.5.980-00 [70]

Показатели

Категории водопользования

для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также для водоснабжения пищевых предприятий

для рекреационного водопользования, а также в черте населенных мест

Взвешенные

вещества*

При сбросе сточных вод, производстве работ на водном объекте и в прибрежной зоне содержание взвешенных веществ в контрольном створе (пункте) не должно увеличиваться по сравнению с естественными условиями более чем на:

0,25 мг/дм3

0,75 мг/дм3

Для водных объектов, содержащих в межень более 30 мг/дм3 природных взвешенных веществ, допускается увеличение их содержания в воде в пределах 5%

Плавающие примеси

На поверхности воды не должны обнаруживаться пленки нефтепродуктов, масел, жиров и скопление других примесей

Окраска

Не должна обнаруживаться в столбике:

20 см

30 см

Запахи

Вода не должна приобретать запахи интенсивностью более 2 баллов, обнаруживаемые:

непосредственно или при последующем хлорировании или других способах обработки

непосредственно

Температура

Летняя температура воды в результате сброса сточных вод не должна повышаться более чем на 3°С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет

Водородный показатель, pH

Не должен выходить за пределы 6,5-8,5

Минерализация

Не более 1000 мг/дм3, в том числе: хлоридов — 350, сульфатов — 500 мг/дм3

Растворенный

кислород

Не должен быть менее 4 мг/дм3 в любой период года, в пробе, отобранной до 12 ч дня

Показатели

Категории водопользования

для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения, а также для водоснабжения пищевых предприятий

для рекреационного водопользования, а также в черте населенных мест

Химическое потребление кислорода (бихро- матная окисляе- мость), ХПК

Не должно превышать:

15 мг 02/дм3

30 мг 02/дм3

Химические

вещества

Не должны содержаться в воде водных объектов в концентрациях, превышающих ПДК или ОДУ

Возбудители кишечных инфекций

Вода не должна содержать возбудителей кишечных инфекций

Жизнеспособные яйца гельминтов, жизнеспособные цисты патогенных кишечных простейших

Не должны содержаться в 25 л воды

Термотолерант- ные колиформ- ные бактерии**

Не более:

100 КОЕ/100 мл**

100 КОЕ/ЮО мл

Общие колиформ- ные бактерии

Не более:

1000 КОЕ/ЮО мл**

500 КОЕ/ЮО мл

Колифаги**

Не более:

10 БОЕ/100 мл**

10 БОЕ/ЮО мл

Суммарная объемная активность радионуклидов при совместном присутствии***

Сумма

ЙгЬ1'

где А, — удельная активность г-го радионуклида в воде; УВ, — соответствующий уровень вмешательства для i-го радионуклида

Примечания. * — содержание в воде взвешенных веществ неприродного происхождения (хлопья гидроксидов металлов, образующихся при обработке сточных вод, частички асбеста, стекловолокна, базальта, капрона, лавсана и т. д.) не допускается; ** — для централизованного водоснабжения; при нецентрализованном питьевом водоснабжении вода подлежит обеззараживанию; *** — в случае превышения указанных уровней радиоактивного загрязнения контролируемой воды проводится дополнительный контроль радионуклидного загрязнения в соответствии с действующими нормами радиационной безопасности.

ПДК химических веществ регламентируются в гигиенических нормах ГН 2.1.5.1315-03 [15]; наиболее распространенные из них приводятся в таблице 13. Всего согласно ГН 2.1.5.1315-03 регламентируется содержание 1356 веществ.

Таблица 13

Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования согласно ГН 2.1.5.1315-03 [15]

Наименование

вещества

Формула

Величина ПДК, мг/л

Лимитирующий

показатель

вредности*

Класс

опасности

Алюминий

А1

  • 0,2
  • (0,5)**

Орг.

мутн.

3

Аммиак и аммоний-ион (по азоту)

NH3

1,5

Орг. зап.

4

Барий

Ва

0,7

С.-т.

2

Бенз(а)пирен

С20Н12

0,000001“»

С.-т.

1

Бензин

0,1

Орг. зап.

3

Бензол

С6Н6

0,01“»

С.-т.

1

Бериллий

Be

0,0002“'

С.-т.

1

Бор

В

0,5

С.-т.

2

Бром

Вг

0,2

С.-т.

2

Ванадий

V

0,1

С.-т.

3

Железо (включая хлорное железо) (по Fe)

0,3(1)**

Орг. окр.

3

Йод

h

0,125

С.-т.

2

Кадмий

Cd

0,001

С.-т.

2

Кремний (по Si)

Si

10

С.-т.

2

Магний

Mg

50

Орг.

привк.

3

Марганец

Mil

0,1

Орг. окр.

3

Медь

Cu

1

Орг.

привк.

3

Мышьяк

As

0,01

С.-т.

1

Натрий

Na

200

С.-т.

2

Нефть

0,3

Орг. пл.

4

Наименование

вещества

Формула

Величина ПДК, мг/л

Лимитирующий

показатель

вредности*

Класс

опасности

Нитраты (по N03)

45

С.-т.

3

Нитриты (по N02)

3,3

С.-т.

2

Ртуть

Hg

0,0005

С.-т.

1

Свинец

Pb

0,01

С.-т.

2

Селен

Se

0,01

С.-т.

2

Серебро

Ag

0,05в)

С.-т.

2

Сульфаты (по SO,)

500

Орг.

привк.

4

Фтор

F

0,7-1,5 по климатическим районам

2

Хлор

Cl2

Общ.

3

Хлориды (по С1)

350

Орг.

привк.

4

Хром Сг3+

0,5

С.-т.

3

Хром Сг6+

0,05

С.-т.

3

Примечания. * — обозначения лимитирующих признаков вредности: с.-т. — санитарно-токсикологический; общ. — общесанитарный; орг. — органолептический с расшифровкой характера изменения органолептических свойств воды (зап. — изменяет запах воды, мутн. — увеличивает мутность воды, окр. — придает воде окраску, привк. — придает воде привкус); ** — величина, указанная в скобках, может быть установлена Главным государственным санитарным врачом по соответствующей территории для конкретной системы водоснабжения;— для неорганических соединений, в том числе переходных элементов, с учетом валового содержания всех форм; к) — канцерогены.

При поверхностном источнике водоснабжения его выбор основывается на данных анализов качества воды, гидрологических данных, сведениях о минимальных и средних расходах воды, соответствии их предполагаемому водозабору, санитарной характеристике бассейна, включая возможности появления источников бытового, промышленного и сельскохозяйственного загрязнения в районе предполагаемого водозабора.

Лимиты водопользования (водопотребления и водоотведения) устанавливаются субъектам Российской Федерации федеральным органом исполнительной власти в области управления использованием и охраной водного фонда по согласованию с федеральным органом исполнительной власти в области охраны окружающей природной среды, на основании водохозяйственных балансов и заявленных ими потребностей в водных ресурсах по поверхностным водным объектам, согласно водохозяйственным паспортам и схемам комплексного использования и охраны водных ресурсов по бассейнам. Как результат, по разным крупным речным бассейнам в зависимости от уровня и характера их хозяйственной освоенности объемы водопотребления и водоотведения изменяются в очень широких пределах: во- допотребление от 0,06% от средней многолетней величины годового стока в бассейне р. Лены до 93,9% в бассейне р. Кубани; водоотведение от 0,04 до 61,4% соответственно.

Программа изучения поверхностного источника водоснабжения включает следующее.

  • 1. Гидрологические данные: площадь бассейна питания водозабора, режим поверхностного стока, максимальные, минимальные и средние расходы, скорость и уровень воды в месте водозабора, средние сроки ледостава и вскрытия, предполагаемый расход используемой воды и его соответствие минимальному расходу в источнике, данные о приливно-отливных явлениях.
  • 2. Общая санитарная характеристика бассейна в той его части, которая может влиять на качество воды у водозабора, включает:
    • • характер геологического строения бассейна, почва, растительность, наличие лесов, возделываемых земель, населенных пунктов;
    • • промышленные предприятия (их число, размеры, расположение, характер производства);
    • • причины, влияющие или могущие влиять на ухудшение качества воды в водоеме, способы и места удаления твердых и жидких отходов в районе нахождения источника; наличие бытовых, производственных стоков, загрязняющих водоем, количество отводимых сточных вод, сооружения для их очистки и места их расположения;
    • • расстояние от места спуска стоков до водозабора;
    • • наличие других возможных причин загрязнения источника (судоходство, лесосплав, водопой, зимние свалки на лед, купание, водный спорт, мелиоративные работы, использование удобрений и ядохимикатов в сельском хозяйстве и т. п.).
  • 3. Характеристика самоочищающей способности водоема.

Для водохранилищ, кроме того, должны быть указаны: площадь зеркала и объем водохранилища, полезный и «мертвый» объем, режим питания и использования, сработка воды в водохранилище, план водохранилища, его максимальная и минимальная глубина, характер дна, берегов, донных отложений, наличие цветения, зарастания, заиления, направление господствующих ветров и течений, скорость движения воды в водохранилище.

Водопотребление с возвратом воды в водные объекты (водоотведение) предполагает определенный баланс между экономически обусловленным стремлением полностью или частично переложить издержки по очистке отводимой (сточной) воды на природную среду и экологическим интересом сохранения среды в состоянии, пригодном для дальнейшего пользования. Возможности данного баланса определяются самоочищающей способностью водных объектов.

Самоочищающая способность водных объектов зависит от запаса растворенного кислорода, гидродинамических и биохимических процессов, солнечной радиации, жизнедеятельности растительных и животных организмов и др. Эти процессы интенсифицируются летом, замедляются зимой и зависят от кратности разбавления сточных вод.

Для нормального протекания процесса самоочищения прежде всего необходимо наличие в водоеме запаса растворенного кислорода. Насыщенность им воды требуется для окислительного разложения большинства примесей. Химическое или бактериальное окисление органических веществ приводит к снижению концентрации растворенного в воде кислорода (в 1 л воды содержится всего 8-9 мг растворенного кислорода, тогда как в 1 л воздуха — 210 г кислорода). Влияние дезоксигенизирующих (снижающих содержание кислорода) агентов выражается в замене нормальной флоры и фауны водоемов примитивной, приспособленной к существованию в анаэробных условиях (сопробной). Органические вещества, взаимодействуя с растворенным кислородом, окисляются до углекислого газа и воды, потребляя различное количество кислорода. Поэтому введен обобщенный показатель, позволяющий оценить суммарное количество загрязнений в воде по поглощению кислорода. Таким показателем является биохимическое потребление кислорода (ВПК), равное количеству кислорода, поглощаемого при окислении конкретного вещества в определенный отрезок времени. ВПК выражается в миллиграммах потребного кислорода на 1 г окисляемого вещества (мг 02/г), а в растворах — в миллиграммах потребного кислорода на 1 л раствора (мг 02/г). Наряду с ВПК установлен показатель химического (бихроматного) потребления кислорода (ХПК) — количество кислорода, потребляемого при химическом окислении содержащихся в воде органических и минеральных веществ под действием окислителей; выражается в мг/л атомарного кислорода.

Одним из важнейших показателей способности водоема к самоочищению является соотношение форм азота. Резервуаром азота в биосфере является атмосфера. В результате ряда превращений он переходит в форму, участвующую в образовании аминокислот и протеинов. В природных водах содержание ионов аммония обычно не превышает 0,1 мг/л, нитрит-ионов — 0,001-0,01 мг/л и нитрат ионов — 0,01- 0,5 мг/л. Это соотношение меняется по сезонам года: летом нитрат-ионы составляют сотые доли мг/л, осенью и зимой — несколько десятых мг/л, что объясняется значительным потреблением нитратов растениями. В результате загрязнения водоемов хозяйственно-бытовыми стоками количество азота в воде по сравнению с его природным содержанием может возрастать в сотни и тысячи раз.

В зависимости от степени загрязненности водоемы или их зоны подразделяются на ксено- (X), олиго- (о), р-мезо- (Ь), а-мезо- (а) и поли- (р) сапробные с динамикой индекса сапробности от 0 до 5 (менее 0,5 — для ксеноса- пробных, 0,5-1,5 — для олигосапробных, 1,6-2,5 — для р-мезосапробных, 2,6-3,5 — для а-мезосапробных, 3,6-4 и более — для полисапробных).

При осуществлении этого способа определяют количество сапробных видов фито- или зоофлоры и рассчитывают индекс сапробности воды по Пантле — Букку (S) по формуле:

где пi — численность (биомасса) видов-индикаторов в пробе; s, — расширенный салробный индекс (приводится в специальных таблицах каталога сапробности); N — число видов.

Расчетный индекс сапробности воды (S) показывает степень сапробности анализируемой воды, т. е. ее чистоту и самоочищающую способность.

Требования к условиям отведения сточных вод в водные объекты определяются согласно СанПиН 4630-88 «Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения» [74]. Место выпуска сточных вод должно быть расположено ниже по течению реки от границы населенного пункта и всех мест водопользования населения с учетом возможности обратного течения при нагонных ветрах. Место выпуска сточных вод в непроточные и малопроточные водоемы (озера, водохранилища и др.) должно определяться с учетом санитарных, метеорологических и гидрологических (включая возможность обратных течений при резкой смене режима гидроэлектростанций, работающих в переменном режиме) с целью исключения отрицательного влияния выпуска сточных вод на условия водопользования населения. Условия отведения сточных вод в водные объекты определяются с учетом:

  • а) степени возможного смешения и разбавления сточных вод водой водного объекта на участке от места выпуска сточных вод до расчетных (контрольных) створов ближайших пунктов хозяйственно-питьевого, культурно-бытового водопользования населения;
  • б) фонового качества воды водного объекта выше места рассматриваемого выпуска сточных вод по анализам не более двухлетней давности; при наличии других (существующих и (или) проектируемых) выпусков сточных вод между рассматриваемым и ближайшим пунктом водопользования в качестве фонового принимается уровень загрязнения воды водного объекта с учетом вклада указанных выпусков сточных вод;
  • в) нормативов качества воды водных объектов, согласно ГН 2.1.5.1315-03 [15], применительно к виду водопользования.

При определении кратности разбавления сточных вод в водном объекте у расчетного (контрольного) створа водопользования следует проводить расчеты по среднечасовым расходам воды водного объекта и среднечасовым расходам фактического периода спуска сточных вод; при этом расчетными гидрологическими условиями считают:

  • а) для незарегулированных водотоков — минимальный среднесуточный расход воды года 95% -ной обеспеченности по данным органов гидрометеослужбы;
  • б) для водотоков с зарегулированным стоком — установленный гарантированный расход ниже плотины (санитарный попуск), при обязательном исключении возможности обратных течений в нижнем бьефе;
  • в) для озер, водохранилищ и других малопроточных водоемов — наименее благоприятный режим, определяемый путем сопоставления расчетов для ветрового воздействия, условий сработки и заполнения водохранилищ при открытом и подледном режиме;
  • г) в особо маловодные годы (при водности наименьшего среднемесячного расхода воды менее 95% обеспеченности) условия сброса очищенных сточных вод устанавливаются по согласованию с органами и учреждениями санитарно- эпидемиологической службы.

На основании расчетов для каждого выпуска сточных вод и каждого загрязняющего вещества устанавливаются нормативно допустимые сбросы (НДС) веществ в водные объекты, соблюдение которых должно обеспечить нормативное качество воды в расчетном (контрольном) створе водного объекта.

2.4.

БИОТА КАК ФАКТОР

ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Фитомасса и биопродуктивность. Продукция и свойства биотических компонентов ландшафтов широко используются в хозяйственной деятельности и влияют на нее. Поэтому они тоже могут быть предметами инженерногеографических изысканий. Знание зонального типа растительности позволяет получить общие представления о зональных природных условиях ее произрастания, а также показателях биоресурсного потенциала территории — фитомассе и продуктивности (табл. 14).

Таблица 14

Фитомасса и биопродуктивность некоторых зональных типов растительности на территории России [30]

Тип растительности

Фитомасса, т/га

Продуктивность, т/га в год

Арктические тундры

6-13

1,5-3

Субарктические тундры

20-24

2,2-3,2

Лесотундры

35-85

4-4,6

Северная и средняя тайга

60-236

4-6

Широколиственные леса

230-324

9-13

Степи луговые

14-20

14-20

Степи сухие

9-15

8,5-14

Влажные субтропические леса

420-430

24,5-30

Растительные сообщества с азональным характером распространения обычно отражают геолого-геоморфологические условия мест произрастания. Так, сосновые леса обычно получают распространение на песках различного генезиса и приуроченных к ним бедных почвах; чернооль- шаники и ивняки — при близком к поверхности залегании грунтовых вод и на глеевых почвах.

Большая часть территории России относится к лесной зоне, поэтому основной естественный биотический ресурс России — лес. Лес может изучаться в целях оценки запасов и качества древесины, оптимизации лесопользования, лесовосстановления и охраны, использования его защитных и мелиоративных свойств по отношению к другим компонентам природы и хозяйственной деятельности.

Ландшафтные условия мест произрастания лесов [30]. Особенности растительного покрова определяются комплексом ландшафтных условий. Ландшафтные условия местопроизрастания лесов могут характеризовать тип леса, его сложность, бонитет и другие свойства и параметры. Учение о типах лесов в связи с условиями местопроизрастания разработано Г. Ф. Морозовым на базе представлений В. В. Докучаева о тесной взаимообусловленности свойств компонентов в ландшафтах. На практике типы леса определяются по растениям, хорошо индицирующим условия местообитания. Название типа леса дается по преобладающей древесной породе и травяному покрову. Под влиянием хозяйственной деятельности типы лесов и другой растительности меняются. В таблице 15 показана связь основных типов леса на европейской территории России с ландшафтными условиями и возможными вариантами хозяйственного использования их местообитаний.

В лесоведении по степени сложности или форме выделяются леса простые и сложные. Простые леса имеют только один древесный ярус и обычно приурочены к бедным местообитаниям (сосновый бор на песках). Сложные (многоярусные) леса, как правило, приурочены к более богатым местообитаниям. По составу лесные массивы делят на чистые и смешанные. Чистыми считаются лесные насаждения, где примесь к основной лесообразующей породе других древесных пород не превышает 5%. Чистые естественные лесные массивы, как правило, преобладают на бедных почвах. На плодородных, богатых элементами питания почвах, произрастают более продуктивные смешанные лесонасаждения, относительно устойчивые к внешним воздействиям.

Т а б лица 15

Условия произрастания таежных и северо-лесостепных типов леса и их возможные хозяйственные трансформации (по материалам В. Н. Сукачева, П. С. Погребняка с дополнениями И. Ф. Голубева [30])

Типы леса

Рельеф

и местоположения

Почвы и увлажнение

Напочвенный покров

Бонитет

леса

Угодья, их возможная трансформация

Сосняк лишайниковый

Вершины всхолмлений на водоразделах, верхние части склонов, по дюнам

Сухие песчаные оп од золенные, иногда слабо развитые на песках

Лишайники — кладония лесная, олений мох; травы — ястребин- ка волосистая, кошачьи лапки, вереск, мох Шребера

V

Лес

Березняк, сосняк вересковый

Повышения платообразные, всхолмлен, верхние части склонов

Сухие и суховатые песчаные, слабоподзолистые на песках, иногда на элювии морены

Вереск, чебрец, кошачьи лапки, мхи Шребера и дикранум; полевица обыкновенная, белоус

IV

Лес

Березняк, сосняк, ельник, осинник брусничные

Повышенные платообразные водоразделы, слабые всхолмления, суховатые и свежие склоны

Свежие и суховатосвежие слабоподзолистые песчаные на песках, иногда на глубоко залегающих супесях

Брусника, толокнянка, мхи Шребера и дикраиум, полевица обыкновенная, овсяница овечья,белоус, редко чебрец

III

Преимущественно лес

Березняк, сосняк, ельник мшистые

Повышенные ровные или слегка волнистые части водоразделов

Свежие, слабо подзолистые легко супесчаные и супесчаные, на супесчаных отложениях

Обильно — мхи Цребера, дикранум; сопутствуют — вереск, брусника, плаун, черника, марьяник,вероника ползучая, лапчатка лесная,белоус

п-ш

Пашня с участием в севообороте сидератов

Типы леса

Рельеф

и местоположения

Почвы и увлажнение

Напочвенный покров

Бонитет

леса

Угодья, их возможная трансформация

Березняк, сосняк, ельник, дубрава кисличные

Ровные платообразные территории водораздела, пологие склоны, подножия

Свежевлажные дерново-сред- неподзолистые, легко- и среднесуглинистые на тяжелых суглинках

Обильно — кислица; участвуют — черника, майник, вероника дуб равная, бор развесистый; много мха гилеко- миума

1

Пашня

Березняк, сосняк, ельник, дубрава сны- тевые

Подножия пологих склонов водораздела

Влажные дерново-среднеподзолистые легкосуглинистые и суглинистые на суглинках и глине

Обильно — сныть; типичны — пролеска, гравилат ручейный, кислица, недотрога, осока волосистая

1-п

Пашня

Березняк, ельник, дубрава, осинник крапивные

Шлейфы склонов и пологие склоны к проточной воде

Сырые, влажные темно-цветные перегнойнокарбонатные оглеенные суглинистые на суглинках и глине

Обильно — крапива; в сочетании — таволга вязолистная, сочевич- ник, гравилат ручейный, недотрога, дудник

1-и

Луговые угодья, при осушении — пашня

Березняк, дубрава, осинник папоротниковые

Шлейфы склонов у ручьев слабопроточных, иногда окраины низинных болот

Сырые перегнойно- торфянисто- глеевые суглинистые

Обильно — папоротники (муж., женск.); примесь — сныть, копытень, медуница, гравилат, недотрога, осока лесная

п

Луговые угодья, при осушении — пашня

Лесохозяйственная характеристика лесов. Важнейшая задача изысканий и проектирования при размещении производственных и иных объектов на лесных землях — выбор для их размещения наименее ценных лесных угодий. Ценность лесных угодий определяется в зависимости от ряда характеризуемых ниже свойств.

Группировка лесов по характеру использования. При организации лесохозяйственной деятельности все леса по роли, выполняемой в природных и природно-антропогенных ландшафтах, а также возможным лесохозяйственным мероприятиям делятся на три основных группы.

К первой группе относятся следующие виды лесов: водоохранные леса (запретные полосы по берегам рек, озер, водохранилищ), защитные леса (противоэрозионные, в том числе на крутых горных склонах, государственные лесозащитные полосы, лесополосы вдоль железных и автомобильных дорог), санитарно-гигиенические и оздоровительные леса (городские леса, леса зеленых зон вокруг городов и промышленных предприятий, леса зон санитарной охраны источников водоснабжения и округов санитарной охраны курортов), леса заповедников и национальных природных парков, леса, имеющие научное или историческое значение, притундровые и субальпийские леса. В лесах 1-й группы лесное хозяйство ведется в соответствии с целевым назначением, ведущее место занимает использование не сырьевых ресурсов леса, а его защитных, санитарно-гигиенических и других свойств. Допускаются только рубки ухода и санитарные рубки.

Ко второй группе относятся леса в районах с высокой плотностью населения и развитой транспортной сетью, имеющие защитное и ограниченное эксплуатационное значение. В этих лесах сырьевые и несырьевые ресурсы используются в равной мере. Рубки должны проводиться способами, направленными на восстановление лесов хозяйственно-ценными породами, а также на сохранение и восстановление защитных свойств лесов.

К третьей группе относятся леса многолесных районов, имеющие преимущественно эксплуатационное значение.

Рубки в них проводятся способами, обеспечивающими в первую очередь экономически эффективную эксплуатацию.

Древесные породы по своим лесохозяйственным качествам делятся на хвойные и лиственные. Лиственные, свою очередь, — на твердолиственные (дуб, ясень, клен, бук) более ценные для лесозаготовок и менее ценные мягколиственные (береза, липа, осина, ольха). В господствующей на территории России тайге в естественных условиях лесообразующими являются хвойные породы, а в подзоне широколиственных лесов и лесостепи — твердолиственные. При перерубах, без искусственного лесовозобновления всюду господствуют мягколиственные породы, либо вообще сокращается площадь лесов.

Породный состав. Характеристика леса (таксационное описание) начинается с его породного состава, выражаемого формулой, где буквами обозначаются основные древесные породы, а цифрами — их доля в насаждениях в десятках процентов. Например, формула Е7Б201 означает: ель 70%, береза 20%, осина 10%. Формулы породного состава относят к выделам — элементарным участкам леса, однородным по породному и возрастному составам.

Бонитет лесонасаждений — один из показателей продуктивности лесов, зависит от ландшафтных условий. Его определяют по соотношению высоты древостоя и его возраста. Для этого составляются специальные шкалы классов бонитетов лесных насаждений (табл. 16). В соответствии с представленной бонитировочной шкалой, наиболее ценными (качественными) в лесохозяйственном отношении являются лесные насаждения 1- и 2-го классов бонитета.

Таблица 16

Классы бонитета древесных лесонасаждений

Возраст наеажде- ния, лет

Классы бонитета

1

II

III

IV

V

Высота семенных насаждений, м

10

6-5

5-4

4-3

3-2

2-1

20

12-10

9-8

7-6

6-5

4-3

2

30

16-14

13-12

11-10

9-8

7-6

5-4

Возраст

насажде-

Классы бонитета

I

И

III

IV

V

ния, лет

Высота семенных насаждений, м

70

30-26

25-22

21-19

18-16

15-12

11-9

80

32-28

27-24

23-21

20-17

16-14

13-11

90

34-30

29-26

25-23

22-19

18-15

14-12

100

35-31

30-27

26-24

23-20

19-16

15-13

110

36-32

31-29

28-25

24-21

20-17

16-13

150

38-34

33-30

29-26

25-22

21-18

17-14

160

40-36

35-34

30-27

26-23

22-19

18-14

Соотношение диаметров (?)) стволов на высоте 1,3 м и высоты деревьев (Н) служит показателем разрядов древостоя (табл. 17).

Таблица 17

Разряды высот для сосновых древостоев, D/H

Первый

Второй

Третий

8/14; 12/18;16/22

8/12; 12/16; 16/19

8/11; 12/14; 16/18

Примечание. D — диаметр ствола, см; Н — высота, м.

Чем меньше отношение, тем лучше лесорастительные условия и быстрее растут деревья.

Полнота древостоя — одна из важнейших лесохозяйственных характеристик. Ее определяют соотношением суммы площадей сечения всех стволов деревьев на высоте 1,3 м от земли на 1 га анализируемого лесного выдела, к максимально возможной сумме площадей для конкретных ландшафтных условий и возраста деревьев. Максимальная полнота древостоя, равная единице, определяется по таблицам роста конкретных пород. Кроны в таких дре- востоях практически смыкаются и не имеют просветов. Это — эталон максимальной полноты. При глазомерном определении полноты насаждений, участки леса с просветами между крон 0,2 или 0,3 от их площади имеют, соответственно, полноту 0,8 и 0,7. По полноте древостоя все лесные массивы делятся на высокоплотные (полнота

0,9-1,0), среднеплотные (0,6-0,8), низкоплотные (0,4-0,6) и редины (полнота 0,3 и меньше).

Полноту древостоя не следует путать с его густотой, которая определяется количеством деревьев на единицу площади и сильно меняется с возрастом леса. С увеличением возраста леса полнота растет, а густота снижается.

Возрастные классы. Возраст деревьев определяют подсчетом годичных колец на спилах, либо на штифтах, извлеченных из деревьев приростным буром. Толщина годичных колец говорит об интенсивности прироста дерева по годам и может характеризовать степень благоприятности погодных, антропогенных и других факторов в конкретные периоды жизни деревьев. У сосны возраст можно подсчитать по мутовкам на стволе, ежегодно появляющимся с ростом новых веток. Однако при возрасте более 50 лет это делать уже трудно, а в плотных насаждениях с отмершими нижними ветками — невозможно. В лесной таксации для оценки древостоев выделяют их возрастные классы (табл. 18).

Таблица 18

Возрастные классы древесных насаждений (годы)

Древесные

породы

Классы

г

П

III

IV

V

VI

VII

молодняки приспевающие спелые

Хвойные и твердолиственные, семенные

1-20

21-40

41-60

61-80

  • 81-
  • 100
  • 101-
  • 120
  • 120-
  • 140

Мягколиственные, твердолиственные, порослевые

1-10

11-20

21-30

31-40

41-50

Многие лесохозяйственные мероприятия — вырубки, рубки ухода, лесомелиорация и др., проводятся с учетом возрастных классов леса. При этом возрастные классы для разных пород и лесорастительных условий могут заметно отличаться. Так, для пихты и кедра спелыми считаются древостой в возрасте 150-200 лет.

Лиственные леса по происхождению делятся на семенные и порослевые. Семенные деревья более высокие и долговечные, с древесиной лучшего качества, по сравнению с порослевыми лесами.

При оценке запасов древесины в лесном массиве используют такие показатели, как средний диаметр и средняя высота древостоя. В естественных условиях произрастания распределение деревьев по толщине подчиняется следующей закономерности: самое толстое дерево в однородном лесном массиве примерно вдвое толще среднего, а диаметр самого тонкого — составляет 0,4 от среднего [30]. Эта закономерность удобна при глазомерной съемке. Самые толстые деревья хорошо выделяются в древостоях; измерение их диаметра и деление его на 2 позволяет получить средний диаметр оцениваемой совокупности деревьев. Использование детальных ландшафтных карт, оконтуривающих и подразделяющих лесные биотопы, позволяет даже при глазомерной съемке получать достаточно точные результаты.

При глазомерной оценке средней высоты древостоя находят 3-4 дерева, диаметр которых близок к среднему. Измерив их высоту с помощью высотомера, определяют среднюю высоту насаждения. Для более точного определения средней высоты, измеряют по несколько деревьев каждой из ступеней толщины, а затем строят графики распределения высот. На основании этих данных определяют запас древесины в насаждении или на единицу площади.

Важнейшая задача изысканий и проектирования при размещении производственных и иных объектов на лесных земляхвыбор для их размещения наименее ценных лесных угодий.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >