Геоэкологические проблемы состояния и функционирования экосистемы Краснодарского водохранилища

Министерство по образованию и науке Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра геоэкологии и природопользования ДИПЛОМНАЯ РАБОТА Геоэкологические проблемы состояния и функционирования экосистемы Краснодарского водохранилища Работу выполнила студентка

4 курса Щербакова Дария Владимировна Факультет географический Нормоконтролер канд. биол. наук., доц. Н. А. Пикалова Краснодар, 2014

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1. Природно-климатические условия территории водохранилища и Краснодарского края

1.1 Физико-географическое положение

1.2 Климат

1.3 Почвы

2. Общие сведения о Краснодарском водохранилище

2.1 Историческая справка

2.2 Местоположение и основные функции

2.3Основные параметры и характеристики водохранилища

2.3.1 Основные параметры водохранилища

2.3.2 Морфометрическая характеристика

2.3.3 Уровенный режим водохранилища, режим поступления и сброса воды

3. Характеристика сооружения водохранилища

3.1 Пропускная способность водохранилища

3.2 Земляная плотина

3.3 Водосбросное сооружение

3.4 Механический рыбоподъемник

3.5 Судоходный шлюз

4. Экологическое состояние водохранилища

4.1 Температура воды

4.2 Ветроволновой режим

4.3 Ледовый режим

4.4 Переформирование берегов

4.5 Русловые процессы в нижнем бьефе водохранилища

4.6 Гидрохимический режим

4.7 Заиление водохранилища

4.8 Растительный и животный мир

5. Особенности загрязнения Краснодарского водохранилища

5.1 Загрязнение реки Кубань и малых рек бассейна реки Кубань

5.1.1 Река Кубань (участок реки от г. Невинномысска до Краснодарского водохранилища)

5.1.2 Река Пшеха (приток р. Белой) — г. Апшеронск

5.1.3 Реки Большой Зеленчук, Лаба, Белая, Пшиш, Псекупс

5.2 Загрязняющие вещества, поступающие в водохранилище

5.3 Основные пути решения экологических проблем Краснодарского края в области загрязнения поверхностных и подземных водных ресурсов

5.4 Оценка воздействия Краснодарского водохранилища на окружающую среду Заключение Список используемых источников водохранилище русловый водосбросное

ВВЕДЕНИЕ

Целью моей курсовой работы является описание геоэкологических проблем функционирования экосистемы Кубанского водохранилища. Задачами курсовой работы являются:

изучить природно-климатические условия территории водохранилища и Краснодарского края;

дать общие сведения о Краснодарском водохранилище;

дать характеристика сооружения водохранилища;

изучить экологическое состояние водохранилища;

описать особенности загрязнения Краснодарского водохранилища.

Данная проблема является в наше время очень актуальной, так как Краснодарское водохранилище — это крупнейшее на Северном Кавказе водохранилище, построено в 1973 году. После его заполнения водой оно слилось с Тщикским водохранилищем. Основным назначением крупнейшего искусственного водоема является: срезка пиков паводков и устранение угрозы разрушительных наводнений, обеспечение водой рисовых оросительных систем в Краснодарском крае и Республике Адыгея, осуществление ряда мероприятий по воспроизводству ценных пород рыбы Азовского моря, улучшению условий судоходства на реке Кубани. Береговая полоса водохранилища предназначена в качестве зоны отдыха для жителей населенных пунктов, расположенных вокруг него.

К числу положительных сторон Краснодарского водохранилища относят: сбор и аккумуляция воды, многолетнее и внутригодовое распределение стока, предотвращение разрушений паводками и половодьем, улучшение судоходства. Отрицательными сторонами водохранилища являются: затопление земель и населенных пунктов, большие потери воды на испарение, деформация берегов, подтопление земель и их заболачивание за счет повышения уровня грунтовых вод, изменение микроклимата прилегающей местности, а конкретно увеличение влажности воздуха и возможности образования туманов.

Краснодарское водохранилище построено в бассейне р. Кубань.

Река Кубань — главная артерия крупнейшей сельскохозяйственной зоны — Северного Кавказа. Зона Северного Кавказа, в особенности Краснодарский и Ставропольский края, является основным сельскохозяйственным районом России. Почвы здесь плодородные, но климат засушливый. Поэтому для обеспечения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур большое значение имеет ирригация. На орошение земель в Краснодарском и Ставропольском краях расходуется значительное количество кубанской воды. Потребителями кубанских вод в возрастающих объемах являются также многочисленные населенные пункты и промышленные предприятия, расположенные по берегам реки на всем ее протяжении.

Дальнейшее развитие ирригации в Краснодарском крае, обеспечение возрастающих нужд в воде рыбного хозяйства, населенных пунктов и промышленности лимитировались неравномерным распределением по времени стока р. Кубани. Кроме того, весной и летом во время больших паводков на обширных территориях в низовьях р. Кубани на площади свыше 600 тыс. га отмечались наводнения.

Чтобы уменьшить опасность наводнения, в 30-е годы были начаты работы по проектированию и строительству регулирующих водохранилищ на притоках р. Кубани. Первым таким водохранилищем было Тщикское, которое построено в 1940 г. на р. Белой — одном из самых крупных притоков р. Кубани. В 1952 г. было построено Шапсугское водохранилище, расположенное в 12 км юго-западнее г. Краснодара при впадении р. Афипс в р. Кубань. Эти водохранилища оказали существенное влияние на срезку пиков катастрофических паводков и облегчили борьбу с наводнениями. Однако они не решили проблему ликвидации наводнений на Кубани, так как их суммарная резервная паводковая емкость вдвое меньше необходимой для этих целей.

В связи с этим в 1964 г. было начато проектирование Краснодарского водохранилища объемом воды 3,1 млрд. м3. В мае 1973 г. русло р. Кубани было перекрыто и началось заполнение водохранилища. В июне 1974 г. накопленный объем воды в водохранилище превысил 1 млрд. м3, а к концу 1975 г. достиг проектной отметки 3,1 млрд. м3.

Начиная с 1973 г., с момента залития водохранилища, приступили к изучению биологических ресурсов, гидрологического и гидрохимического режимов, а также к разработке научных основ комплексного использования водных ресурсов водоема.

К настоящему времени накоплен обширный материал, характеризующий гидрологические и гидрохимические условия Краснодарского водохранилища, особенности продуцирования и состава кормовых беспозвоночных [Бузаров, 2001, с. 6].

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ И ТЕРРИТОРИИ ВОДОХРАНИЛИЩА Чаша водохранилища расположена на территории двух субъектов Российской Федерации: Республики Адыгея (87% площади) и Краснодарского края (13% площади) и простирается на пойменных землях р. Кубани от ст. Воронежской до г. Краснодара.

На левобережье водохранилища расположены Красногвардейский и Теучежский районы Республики Адыгея и Белореченский район Краснодарского края; на правом берегу — г. Краснодар, Динской и Усть-Лабинский районы Краснодарского края. Поэтому описывая природные условия Краснодарского водохранилища необходимо брать во внимание оба субъекта (Краснодарский край и Республику Адыгея).

1.1 Физико-географическое положение

Краснодарский край расположен в западной части Большого Кавказа. В составе России это небольшая территория (0,4%), но в силу своего географического положения, особых природно-климатических условий край снискал себе славу «Жемчужины России». Краснодарский край расположен на стыке двух крупных природных территориальных комплексов (ПТК) — Крымско-Кавказской горной страны и Восточно-Европейской (Русской) равнины, занимая северо-западную часть Большого Кавказа и западную часть Предкавказья.

Территория края лежит в пределах следующих координат:

на севере — 46°50' с.ш. — х. Молчановка (Щербиновский район);

на юге — 43°30' с.ш. — с. Веселое (Адлерский район Большого Сочи);

на западе — 36°36' в.д. — мыс Тузла (Темрюкский район);

на востоке — 41°44' в.д. — х. Зеленчук-Мостовой. Отрадненский район.

Протяженность с севера на юг составляет около 372 км, с запада на восток — 380 км. Географические координаты исторического центра г. Краснодара — 45°02' с.ш. и 39° в.д. Параллель 45 °C.ш. проходит в районе Краснодарского нефтеперерабатывающего завода, у железнодорожного моста через р. Кубань, это означает равное угловое расстояние до экватора и до Северного полюса, но в линейном отношении Краснодар ближе к экватору, чем к полюсу.

Меридиан 39° в.д. пересекает в Краснодаре озеро Карасун (у стадиона «Кубань»). Выгоды физико-географического положения Краснодарского края многосторонни: это и большой приход солнечного тепла и света, пышная растительность и плодороднейшие почвы, единственные теплые незамерзающие моря России (Черное и Азовское), благоприятствующие отдыху и лечению людей, особенно в районе Краснодарского Причерноморья, который является также и единственным районом выращивания субтропической сельскохозяйственной продукции.

Площадь края — 76 тыс. км2. В Северо-Кавказском экономическом районе по территории край занимает второе место, уступая Ростовской области. Границы края имеют протяженность 1540 км, из них морские — около 740 км, в том числе Черноморское побережье Краснодарского края протянулось на 390 км [Нагалевский, 2001, с. 5].

Город Краснодар расположен почти в центре Краснодарского края, в долине р. Кубани, в южной части. Геоморфологически город располагается на Западно-Кубанской аллювиальной и пролювиальной равнине, на второй надпойменной террасе. Рельеф ровный, спокойный, наблюдается общий уклон к северо-западу. Высота над уровнем моря колеблется от 19 до 32 м. Город расположен на правом высоком берегу Кубани и вовремя паводков не затапливается.

Река Кубань огибая город с юга и юго-запада, имеет здесь широкую (до 15 км) трапецеидальную форму, крутой (высотой до 12 м) правый берег и пологий левый. Ширина русла Кубани у Краснодара составляет около 150 м, глубина от 1,5 до 6,5 м.

Грунтовые воды залегают на глубине от 2 до 10 метров. Водоснабжение Краснодара базируется на напорных подземных водах, содержащихся в отложениях четвертичного периода в интервале глубин от 35 до 715 метров [Швер, 1990, с. 5].

1.2 Климат

Факторы, влияющие на формирование климата Краснодара и его окрестностей, разнообразны. Основные из них — продолжительность и интенсивность солнечного сияния, зависящие от географической широты места. Как мы уже говорили, Краснодар находится почти посередине между экватором и Северным полюсом. Поэтому солнечные лучи падают здесь под углом, в летнее время приближающимся к прямому. Немаловажное значение для климата города имеет и его географическая долгота [Самойленко, 1988, с. 13].

Благодаря своему южному положению территория края получает много солнечного тепла. Годовое количество тепла составляет на севере края 115 — ккал/см2, а на юге — 120 ккал/см2 [Нагалевский, 2001, с. 63].

Климат республики Адыгея по большому счету обусловлен ее географическим расположением. Близость Черного моря, которое не замерзает зимой, широкие равнины, высота и распределение горных хребтов, которые играют свою роль в передвижении масс облаков, высокая влажность — все это формирует уникальную климатическую зону. Черное море является прекрасным «аккумулятором» тепла, которое накапливает его жарким летом и постепенно отдает окружающей среде зимой. Черное море так же формирует так называемые черноморские циклоны, которые снабжают необходимой влагой прибрежные районы. А скалы Кавказских гор, как говорилось выше, задерживают облака, пока они не выльют все дожди в долине. Это очень важно для увлажнения климата в весеннее-летний период. Именно поэтому осадков в Адыгее выпадает в два раза больше, чем в степях Краснодарского края. А влажность необходима для развития богатой флоры и фауны. Количество дней с осадками в целом за год бывает 115−150. Однако, осадки в предгорной и горной местности выпадают неравномерно. Наблюдается закономерность — чем выше горы, тем больше осадков. Но орография местности влияет на распределение осадков.

Несмотря на то, что республика Адыгея имеет относительно небольшую протяженность с севера на юг, которая составляет всего 200 км, здесь очень разнообразный климат. Там, где располагаются северные равнины, климат умеренно-континентальный, где начинаются предгорья, ближе к югу — это уже теплый, влажный климат. А южная горная часть отличается холодным высокогорным климатом. Если говорить в общем, то климат Адыгеи благоприятен для развития сельского хозяйства и животноводства, ведь здесь обширные пастбища.

Так же в республике развита промышленность, транспорт и рекреация. Сезоны года отличаются друг от друга сменой климата. Зима в Адыгее не суровая, малоснежная, умеренно-холодная. Ее можно назвать мягкой. Период предзимья небольшой, но в некоторые годы зима резко сменяет летнее тепло. В период предзимья наблюдается постоянная смена погоды с потеплений на похолодания, снег выпадает и тает несколько раз, сменяя собой оттепели.

В долинах и равнинной части толщина снежного покрова составляет 6−10см, а в предгорьях и высокогорье — от 50 см до 2−5 м. Самая большая толщина снежного покрова регистрируется, в основном, на горе Фишта и может достигать шести метров. Промерзание почвы в равнинной части территории Адыгеи не превышает 15−30 см.

Весна обусловлена сдвиганием холодных зимних фронтов, поэтому к востоку и северо-востоку продвигаются средиземноморские теплые циклоны, которые несут с собой теплые воздушные массы. Температура воздуха быстро растет, почва оттаивает, начинает прогреваться, вскрываются реки, дружно тают снега. Отличительная черта весны — она наступает довольно резко и рано [Калачев, 2001, с. 15].

Температура воздуха постоянно меняется, причем выделяются как периодические колебания, определяющие суточный и годовой ход температуры, так и непериодические изменения, связанные с перемещением воздушных масс. Следует иметь в виду, что одни только средние значения температуры не могут дать полного представления о температурном режиме местности. Необходимо знать также предельные ее величины, то есть максимальные и минимальные значения температуры.

В целом территория Краснодарского края располагает высокими температурными ресурсами. Сумма температур воздуха выше 10 °C колеблется от 1200 °C в северной части до 3400 °C в южной.

В крае температура изменяется как от севера к югу, так и в зависимости от высоты места. На большей части территории средняя годовая температура составляет 10−11°С. Повсеместно, за исключением Таманского полуострова, юга Черноморского побережья и предгорий, максимальные температуры могут достигать 40−42°С (абсолютный максимум 43°С), а минимальные — ниже 30 °C (абсолютный минимум — 41°С). Однако абсолютные максимум и минимум температуры наблюдаются очень редко.

Наиболее удобными показателями для характеристики климата являются средние температуры июля и января.

Средние температуры января колеблются от -4°С (на равнине) до 5 °C (на Черноморском побережье). Средние температуры июля 22−24°С, в горах на высоте 2200 м в январе -8°С, а в июле — 13 °C.

Средняя суточная температура в теплый период года большей частью колеблется в пределах 20−25°С, значительно реже повышается до 30 °C и далеко не каждый год достигает 35 °C. При этом повышение среднесуточной температуры до 28−30°С наиболее часто наблюдается в северо-восточных районах края [Самойленко, 1988, с. 69].

Лето в Адыгее продолжается в среднем около 140 дней. На равнинах, где земля и воздух прогреваются лучше, оно наступает в первой декаде мая, а в горах — в первой половине июня. Летом температура в среднем составляет на равнинах 23 градуса, а в горных местностях — 20−22 °С. На равнине жаркое и сухое лето, которое становится намного прохладнее в предгорьях и горных районах. Зима в среднем в Адыгее начинается в конце ноября. В это время температура опускается примерно до минус пяти градусов. Самый холодный зимний месяц — январь. Зимой здесь длительные похолодания, когда температура воздуха понижается до минус 20−25°С. Иногда морозы достигают минус 30−35°С. Зимой может наступить резкая оттепель с повышением температуры до +5, +10°С и вызывающими таяние снега, взлом ледяного покрова и половодье на реках. Такие оттепели обусловлены теплым сухим ветром — феном. Уже в конце февраля, первой декаде марта наблюдаются потепления. Резко сходит снег с полей, а почва начинает прогреваться уже в конце февраля. В горах весна наступает позже — в конце марта, начале апреля. В течение двух-трех недель после наступления весны температура уже держится выше 5 градусов тепла, а к 10−20 апреля — уже выше 10 градусов. Заморозки на почве уже полностью прекращаются [Калачев, 2001, с. 24].

Ветровой режим Необходимой характеристикой климата любой местности является направление и скорость ветра, так как они указывают на преобладание той или иной воздушной массы. Данные о ветре широко используются при проектировании, при обслуживании авиации, морского и речного транспорта, в сельскохозяйственном производстве и других отраслях хозяйственного комплекса. Ветер характеризуется скоростью и направлением, поэтому его можно представить в виде вектора. Направление ветра измеряется в градусах (от 0 до 360°) или в румбах, а скорость в м/с по шкале Бофорта.

Ветровой режим в Краснодарском крае формируется под воздействием широтной циркуляции и местных физико-географических особенностей. Основной причиной возникновения ветра является разность давления: чем она больше на единицу расстояния, тем сильнее ветер.

Преобладающими ветрами являются ветры восточной составляющей, зимой они относительно холодные, а в весенне-летний период носят суховейный характер. Летом увеличивается повторяемость западных влагонесущих потоков, особенно сильно увеличивающих количество осадков на юго-западных склонах Кавказского хребта и на Черноморском побережье. Скорость ветра зависит от многих причин, но зимой в крае она в среднем больше, чем летом. Среднегодовая скорость ветра составляет в Краснодаре — 3,2.

В отдельных частях края наблюдаются местные ветры: фены, бризы, а в горах Кавказа — горно-долинные вследствие барической неоднородности.

В Краснодаре в течение всего года преобладают ветры следующих направлений: восточного (22%), северо-восточного (20%), западного (15%). Повторяемость ветров других румбов, как правило, ограничивается 5−10%. По сезонам повторяемость ветров для Краснодара и других станций представлена на климатической карте Краснодарского края [Самойленко, 1988, с. 69].

Циркуляция воздуха летом в Адыгее не такая интенсивная, погода обусловлена формированием воздушных масс в медленно движущихся арктических антициклонах, которые обеспечивают большой приток солнечной радиации. Лето в Адыгее продолжается в среднем около 140 дней. На равнинах, где земля и воздух прогреваются лучше, оно наступает в первой декаде мая, а в горах — в первой половине июня. Летом температура в среднем составляет на равнинах 23 °C, а в горных местностях — 20−22 °С. На равнине жаркое и сухое лето, которое становится намного прохладнее в предгорьях и горных районах [Калачев, 2001, с. 30].

Осадки Наибольшей неустойчивостью характеризуются осадки в Краснодарском крае. Годовое количество осадков в степной части края составляет преимущественно 500- 600 мм, но в отдельные годы оно уменьшается до 300−400 мм, а в другие годы, наоборот увеличивается до 700 мм и более [Швер, 1990, с. 5].

Годовое количество осадков на территории Республики Адыгея увеличивается с севера па юг, с ростом высоты к горам Кавказа, играющим роль барьера, на склонах которого осаждается влага воздушных потоков. На равнинах Адыгеи годовая сумма осадков составляет 550−700 мм, в предгорьях до высоты 500 м — 700−800 мм, в горах от 1000 до 2000 мм и более. Максимум выпадения осадков приходится на май-июль. В это время осадки часто выпадают в виде ливней. Минимальное количество осадков в равнинной части республики выпадает в весеннее и осеннее время, в предгорной — в зимнее.

В году 115−150 дней с осадками. Распределение осадков неравномерно, особенно в горной местности, где на величину осадков влияют высота и положение склонов относительно воздушных потоков, приносящих влагу с Атлантики и Черного моря. Высота снежного покрова в республике колеблется из-за частых оттепелей. На равнинной части она составляет в среднем 5−10 см, в горах от 50 см до 1 м и более [Калачев, 2001, с.35].

1.3 Почвы Почвы Краснодарского края в связи с неоднородностью рельефа, климата, растительного покрова весьма разнообразны. Такое своеобразие почв вызвало необходимость выделить их в особую Предкавказскую почвенную провинцию. Типы почв отражают совокупное воздействие природных процессов, а также влияние человека (антропогенный фактор), и поэтому являются показателем типа географических комплексов. Придерживаясь географических принципов, почвы края можно подразделить на 4 основные группы:

почвы равнинной и предгорно-степной зоны края — это черноземы типичные, обыкновенные, карбонатные, выщелоченные, слитые, тучные, каштановые;

почвы лесостепи, горных и субтропических лесов — серые горно-лесные, темно-серые лесные и горно-лесные, светло-серые горно-лесные, бурые горно-лесные, горные дерново-карбонатные, горно-луговые, желтоземы;

почвы речных долин и дельты Кубани — луговые, луговочерноземные, лугово-болотные, аллювиально-луговые, плавневые, торфяные;

почвы плавневых районов Азовского побережья и Таманского полуострова — солончаки, солонцы, солоди.

Среди основных типов почв выделяют и подтипы, например, черноземы типичные, карбонатные, слитые, горные, различной степени заболоченности и засоленности.

Впервые почвы края были описаны В. В. Докучаевым во время его путешествий на Кавказ в 1898 и 1899 гг. [Нагалевский, 2001, с. 143].

Равнинная территория Адыгеи богата земельными ресурсами. Здесь самые плодородные в нашей стране типичные черноземы, лучшие условия рельефа для использования сельскохозяйственной техники, хорошее увлажнение, высокая обеспеченность теплом. Эта территория относится к основному сельскохозяйственному региону России.

По направлению к горам Кавказа почвенный покров Республики Адыгея изменяется в соответствии с природными условиями. Поэтому, наряду с черноземами (луговыми, выщелоченными и слитыми), в республике выделяют следующие типы почв: серые и бурые лесные, дерново-карбонатные, горно-лесные и горно-луговые почвы.

Все типы почв различны по своим физическим и агрономическим свойствам и требуют особых приемов обработки для получения высоких урожаев [Калачев, 2001, с. 57].

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КРАСНОДАРСКОМ ВОДОХРАНИЛИЩЕ

2.1 Историческая справка В октябре 1973 г в краснодарских газетах появились первые заметки о грандиозном строительстве крупнейшего на Кубани водохранилища — Краснодарского. Оно сооружалось по распоряжению Совета Министров СССР. Сооружение водохранилища стало для Кубани «стройкой века» и по масштабу, и по последствиям. Зона водохранилища затрагивала пахотные земли и десятки хозяйств в пяти административных районах, в том числе Октябрьском города Краснодара; из нее требовалось переселить почти тринадцать тысяч человек. На территории, подлежавшей затоплению (более 35 тысяч гектаров), находилось 46 кладбищ. Те из них, которые не были перенесены, остались здесь, покрытые бетоном…

По данным Кубанского государственного университета за обозримую историю Кубани было зафиксировано более 100 катастрофических разливов на главной водной артерии Северного Кавказа.

Защита от наводнений, начиная с 1877 г. велась посредством строительства водооградительных валов, дамб. Работы велись от случая к случаю, при полном отсутствии проектного обоснования, необходимых средств и землеройной техники. Паводок 1966 г., принесший значительный ущерб, стал последним аргументом в пользу немедленного строительства Краснодарского водохранилища.

Водохранилище успешно выполняет свои основные функции, в частности благодаря ему 13 раз была предотвращена угроза крупных наводнений в низовьях реки Кубани [Нажева, 2010, с. 69].

Краснодарское водохранилище — водохранилище комплексного использования, предназначенное для:

— срезки пиков паводков, с целью ликвидации угроз наводнения на территории общей площадью 600 тыс. га с населением 300 тыс. человек: пропуск паводка с расходами до 1500 м3/с;

— орошение 270 тыс. га сельскохозяйственных земель, включая 225 тыс. га рисовых систем, путем регулирования расходов в р. Кубань;

— обеспечения попусков воды в устье рек Кубани и Протоки для нерестовых миграций осетровых пород, рыбца и других промысловых рыб;

— улучшения условий судоходства на реках Кубани и Протоки на протяжении более 400 км;

— хозяйственно-бытовое и питьевое водоснабжение Анапы и Темрюкского района (обеспечивая минимальный сброс в Кубань в период критически низких расходов), а также города Краснодара (грунтовые воды, питаемые водой, фильтрующейся из водохранилища);

В 1973 г. была сдана в эксплуатацию первая очередь водохранилища ёмкостью 500 млн. м3, в 1974 г. — вторая очередь ёмкостью 1000 млн. м3, в 1975 г. водохранилище вступила в эксплуатацию с полной ёмкостью (2349,3 млн. м3 при нормальном подпорном горизонте).

Являясь составной частью Кубанского водохозяйственного комплекса, обеспечивает регулирование речного стока для оптимального его использования в народном хозяйстве.

По степени эффективности решения поставленных задач Краснодарское водохранилище является одним из наиболее прогрессивных водохозяйственных объектов, построенных в нашей стране.

Всероссийская Книга Почета формируется при участии органов власти различных уровней: включение предприятий и организаций в Книгу Почета осуществляется исключительно на основании предложений органов исполнительной власти. В Книгу почета включаются наиболее достойные предприятия и организации различных форм собственности и отраслей, которые своей деятельностью способствуют социально-экономическому развитию территории, повышению эффективности отрасли, росту бюджетной и социальной эффективности. Книга Почета ставит своей основной задачей выделить и отметить лучшие предприятия в своем регионе, в своей отрасли, работающие на благо страны, на формирование успешной и процветающей России.

Участие организации в Книге Почета означает, что ее деловая репутация подтверждается соответствующим органом власти [Калачев, 2001, с. 57].

2.2 Месторасположение и основные функции Краснодарское русловое водохранилище расположено в среднем течении Кубани в 248 км от её устья, непосредственно выше г. Краснодара.

Чаша водохранилища расположена на территории двух субъектов Российской Федерации: Республики Адыгея (87% площади) и Краснодарского края (13% площади) и простирается на пойменных землях р. Кубани от ст. Воронежской до г. Краснодара (рисунок 1).

Восточную часть водохранилища составляет бывшее Тщикское водохранилище, построенное на устьевом участке р. Белой в 1941 году.

Затопленная водохранилищем часть левобережной поймы р. Кубани до этого представляла собой часть плавневых массивов, которые непрерывной целью простирались от устья р. Лабы до Таманского полуострова.

На левобережье водохранилища расположены Красногвардейский и Теучежский районы Республики Адыгея и Белореченский район Краснодарского края; на правом берегу — г. Краснодар, Динской и Усть-Лабинский районы Краснодарского края.

Противопаводковая емкость водохранилища в 652 млн. м3 (по проекту) и поверхностный паводковый водосброс обеспечили уменьшение расчетного проектного максимального паводкового расхода 0,1% обеспеченности 2830 м3/с практически вдвое — до 1500 м3/с, тем самым, решая задачу защиты от наводнений территории до 600 тыс. га.

Обеспечение водой орошаемых земель и рыбохозяйственных объектов с водозаборами как непосредственно из водохранилища, так и из его нижнего бьефа осуществляется за счет аккумуляции сезонного стока в полезной емкости, составляющей 2160 млн. м3 по проекту и 1606 млн. м3 — при сниженном НПУ = 32,75 м (нормальный подпорный уровень — оптимальная наивысшая отметка водной поверхности водохранилища, которая может длительно поддерживаться подпорным сооружением) и современном заилении водохранилища.

Для улучшения работы Таманского и Анапского групповых водопроводов Краснодарское водохранилище обеспечивает увеличение минимальных расходов воды по Нижней Кубани в критически маловодные годы. Фильтрационные воды из водохранилища используются для водоснабжения г. Краснодара (дренажный водозабор на 111 тыс. м3/сутки).

За 40 лет эксплуатации водохранилище успешно выполняло свои основные функции, в частности, благодаря ему 13 раз была предотвращена угроза крупных наводнений в низовьях р. Кубани [Удалов, 2008, с. 9].

Рисунок 1 — Схема Краснодарского водохранилища

2.3 Основные параметры и характеристики водохранилища Площадь водосбора водохранилища 45,9 тыс. км2, в том числе: Краснодарский край — 24,1 тыс. км2, Республика Адыгея — 7,6 тыс. км2.

Годовой сток воды к водохранилищу при его проектировании рассчитывался по длительному периоду наблюдений, производимых на водпосту р. Кубань — г. Краснодар, расположенном в 17 км ниже створа гидроузла.

За годы, прошедшие со времени проектирования Краснодарского водохранилища, соответственно увеличился ряд наблюдений за стоком. При определении современных характеристик стока был удлинен и восстановлен ряд наблюдений с 1965 по 2010 г. В результате характеристики стока р. Кубани в створе плотины водохранилища изменились в сторону увеличения (таблица 1).

Таблица 1 — Характеристики стока реки Кубань в створе плотины [Удалов, 2008]

2.3.1 Основные параметры водохранилища Основные параметры водохранилища приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Основные параметры водохранилища [Удалов, 2008]

Нормальный подпорный уровень (НПУ) — оптимальная наивысшая отметка водной поверхности водохранилища, которая может длительно поддерживаться подпорным сооружением; Форсированный подпорный уровень (ФПУ) или горизонт форсировки — отметка водной поверхности водохранилища, превышающая НПУ, который, при проектировании гидроузла с известной пропускной способностью, определяется, исходя из площади водохранилища и максимально возможного притока воды. Превышение этого уровня может привести к переливу через гребень плотины и к другим аварийным ситуациям; Уровень мёртвого объёма (УМО) или горизонт сработки водохранилища — отметка водной поверхности, соответствующая наибольшему опорожнению водохранилища. Рассчитывается в соответствии с условиями заиления, необходимым уровнем воды для зимовки рыб, обеспечению экологических условий, технологическими особенностями подпорных сооружений и характеристиками притока в водоем;

Изменения в параметрах водохранилища по сравнению с проектными значениями произошли в связи:

— со снижением отметки НПУ на 0,9 м (32,75 м вместо 33,65 м);

— с заилением водохранилища.

Отметка НПУ снижена с 1993 года [Удалов, 2008, с. 12].

2.3.2 Морфометрическая характеристика Чаша Краснодарского водохранилища вытянута вдоль р. Кубани в направлении с юго-запада на северо-восток длиною от створа плотины до Тшикского водохранилища около 30 км, а общая длина совместно с Тшикским водохранилищем составляет 46 км.

Отметки затопленного участка поймы составляли у створа плотины 22,00−23,00 м, в хвостовой части 30,50−31,00 м.

В поперечном сечении чаша водохранилища максимальной шириной 11 км имеет корытообразную форму с плоским дном и невысокими бортами. Затопленные боковые долины левобережных притоков Кубани образуют местами уширения зеркала, «языками» вдаваясь в левый берег водохранилища.

Правый берег водохранилища обрывистый высотой 10−14 м, его абсолютные отметки колеблются от 32,00−33,00 м вблизи плотины до 45,00−45,50 у ст. Васюринской.

Характерной особенностью левого берега водохранилища является его интенсивная эрозионная расчлененность широкими и довольно глубокими долинами притоков р. Кубани. Береговая линия характеризуется сильной изрезанностью, протяженными пологими участками, значительным количеством мысоподобных участков. Крутые уступы вдоль берега водохранилища редки и приурочены, в основном, к заливам в приустьевые части долин рек Пшиш, Апчас, Марта, Псекупс.

Абсолютные отметки поверхности колеблются от 30,00−33,00 м в районе а. Казазов до 45,00−47,00 м к югу от а. Вочепший и у с. Красногвардейского [Удалов, 2008, с. 13].

2.3.3 Уровенный режим водохранилища, режим поступления и сброса воды Колебания уровней воды в водохранилище вызываются, в первую очередь, изменением соотношений между приходной и расходной частями водного баланса. Уровенный режим в основном определяется водностью впадающих в него рек: Кубани, Лабы, Белой, Пшиша, Псекупса и других.

Регулирование уровней воды в водохранилище носит сезонный характер. Наполнение водохранилища начинается примерно с середины ноября и длится до мая — июня. После этого идет сработка, то есть понижение уровня воды при использовании накопленного ее запаса в большем количестве, чем поступает в водоем с водосбора. Сработка водохранилища приводит к увеличению площади осушной зоны водохранилища.

Средняя годовая амплитуда колебания уровня в водохранилище за период эксплуатации составила 6,45 м, наибольшая — 8,5 м, отмечена в 1990 году, наименьшая — 3,97 м — в 1996 году.

Суточные колебания уровней воды в водохранилище обычно не превышали 10 см, но кратковременно в отдельные годы достигали 35−40 см.

Начиная с 1977 года до 1993 года водохранилище ежегодно заполнялось до НПУ = 33,65 м (кроме 1978 г., когда максимальный уровень на 1,01 м не достиг НПУ), а на продолжении 14 лет (1979;1992) ежегодно заполнялось выше НПУ на 17−164 см. В 2002 г. при регулировании паводка заполнялось выше НПУ на 0,42 м.

Наивысший уровень наполнения до отметки 35,29 м (на 6 см выше ФУ) имел место в мае 1980 года. Продолжительность стояния уровней воды выше НПУ составляла 20−147 дней в году. Заполнение водохранилища сверх НПУ в большинстве случаев не было вызвано необходимостью «срезки» высоких паводковых расходов и осуществлялось в интересах повышенной гарантии обеспечения водой водопотребителей.

Максимальный уровень воды наблюдается в апреле — июле, чаще всего в апреле — мае.

С 1993 года действовало ежегодно возобновляемое соглашение о временном режиме работы водохранилища со сниженным до отметки 32,75 м НПУ между Республикой Адыгея и Краснодарским краем. Максимальное наполнение водохранилища с этого времени фактически ограничивалось отметками 32,86 м (2003 г.) — 34,07 (2002 г.) в период пропуска паводков.

С 2004 г. сниженный НПУ = 32,75 м узаконен документом «Режим пропуска основной волны половодья и паводков на Краснодарском водохранилище», разработанным институтом «Кубаньводпроект» и утвержденным первым заместителем министра МПР РФ.

За годы эксплуатации минимальный уровень воды в водохранилище снижался ниже отметки УМО = 25,85 м в 6 годах; наинизший из минимальных годовых уровней наблюдался в сентябре 1994 г. — на отметке 25,15 м; наивысший — в 1988 г. — на отметке 29,30 м.

Минимальные уровни воды в водохранилище наблюдаются в сентябре — январе.

На Краснодарском водохранилище при сильных северо-восточных и юго-западных ветрах, совпадающих с большими осями водохранилища, отмечаются перекосы уровня воды. При ветрах северо-восточных румбов отмечается нагонное явление в приплотинной части водохранилища. Величина нагона может достигать 20−30 см. Режим поступления воды в водохранилище характеризуется неравномерностью: свыше 50% объема поступает за 4 летних месяца. Максимальные среднемесячные расходы поступления воды к водохранилищу в период 1977;2006 гг. наблюдались в период май-июль и колебались от 479 м3с до 1202 м3/с (июль 1987 г.). Максимальные срочные расходы притока воды колебались от 716 м3/с до 2470 м3/с (январь 2002 г.).

Минимальный приток в водохранилище наблюдается в осенне-зимний период. За период 1977;2006 гг. минимальные среднемесячные расходы приток колебались от 63 м3/с (октябрь 1998 г.) до 396 м3/с (январь 1989 г.).

Сбросные расходы в нижний бьеф при уровнях воды в водохранилище, равных НПУ или ниже, определялись заявками водопотребителей и водопользователей в соответствии с диспетчерским графиком.

При заполнении водохранилища, выше отметки НПУ вступает в силу паводковый режим попусков в нижний бьеф. В настоящее время проектный режим регулирования паводков не обеспечен, что связано со значительным снижением пропускной способности обвалования русел рек Кубани и Протоки ниже водохранилища, где система обвалования требует выполнения значительных работ по реконструкции. Поэтому в последние годы фактические максимальные сбросные расходы вынужденно ограничивались величиной 1200 м3/с [Удалов, 2008, с. 16].

Максимальные среднемесячные расходы попусков в нижний бьеф в период 1975;2006 г. г. наблюдались в период май — июль и колебались от 498 м3/с до 1122 м3/с (июль 2002 г.). Максимальные срочные сбросные расходы наблюдались в марте — июле и колебались от 594 м3/с (июль 1985 г.) до 1396 м3/с (июль 1987 г.) .

В июне — июле 1987 г. максимальные сбросные расходы в диапазоне 1050−1396 м3/с осуществлялись в течение 47 суток, за которые приток к водохранилищу наблюдался в размере 1100−1705 м3/с.

После 1987 г. максимальные сбросные расходы составляли, в основном, величины 700−1000 м3/с вплоть до июня-июля 2002 г., когда вследствие большого притока к водохранилищу — 1100 м3/с — 1990 м3/с, максимальные сбросы составляли 1099 м3/с — 1305 м3/с в течение 34 суток.

Минимальные сбросные расходы колебались от 60 м3/с до 137 м3/с (1978 г.), причем с 1979 г. эти расходы укладываются в диапазон 60−90 м3/с, кроме пяти лет, когда их величина составляла 93−105 м3/с. Чаще всего минимальные сбросные расходы имели место в декабре — феврале, реже — в октябре (таблица 3).

Таблица 3 — Максимальные величины характеристик работы Краснодарского водохранилища за годы эксплуатации [Удалов, 2008]

3. СОСТАВ И ХАРАКТЕРИСТИКА СООРУЖЕНИЙ ВОДОХРАНИЛИЩА Сооружения напорного фронта Краснодарского водохранилища запроектированы и построены как сооружения II класса капитальности.

По современным нормативным требованиям (СНиП 2.06.01−86) основные сооружения водохранилищ емкостью более 1 км³ должны быть I класса капитальности.

В напорный фронт водохранилища входят:

— земляная плотина;

— водосбросное сооружение с рыбоподъемником;

— судоходный шлюз;

— водозабор-водовыпуск на ПК 23+50 земляной плотины;

— правобережная оградительная дамба с креплением правого берега [Удалов, 2008, с. 28].

3.1 Пропускная способность сооружений В настоящее время максимальный расчетный расход воды в створе гидроузла в естественных условиях обеспеченностью:

— 0,01% - 4580 м3/с;

— 0,1% - 3420 м3/с;

— 0,5% - 2910 м3/с;

— 1% - 2690 м3/с.

Максимальный сбросной расход в нижний бьеф водохранилища при регулировании паводков 0,1% обеспеченности — 1700 м3/с; 1500 м3/с — через водосбросное сооружение с рыбоподъемником и 200 м3/с — через судоходный шлюз.

Пропускная способность водосбросных сооружений с учетом регулирования паводков приводится в таблице 4. В таблице приводятся сооружения: водосбросное сооружение с рыбоподъемником, судоходный шлюз, водозабор на ПРК 23+50 земляной плотины.

Таблица 4 — Пропускная способность водосбросных сооружений с учетом регулирования паводков [Удалов, 2008]

3.2 Земляная плотина Земляная полтина Краснодарского водохранилища, перекрывающая русло р. Кубани выше восточной окраины г. Краснодара, проходит параллельно автодороге Краснодар — Горячий Ключ.

Плотина расположена в пределах поймы р. Кубани, примыкая на правом берегу к крутому уступу второй надпойменной террасы, а на левобережье — к третьей надпойменной террасе. Русло р. Кубани врезано в створе плотины до отметки 15,0−16,0 м.

Земляная плотина расположена в пределах Теучежского района Республики Адыгея, за исключением правобережного примыкания, находящегося в границах г. Краснодара.

Земляная плотина длиной 11,4 км, высотой на пойме 14−16 м, в русле — до 21 м, на длине 4,3 км (ПК 15+34 — ПК 58+50) возведена сухоройными механизмами из суглинков и легких глин; на длине 6,7 км (ПК 62 — ПК 129) намыта способом гидромеханизации из мелкои среднезернистых песков; на длине 0,35 км профиль плотины отсыпан частично из связных, частично из песчаных грунтов. Ширина плотины по гребню — 8 м. Отметка гребня плотины по проекту на длине 10,4 км (ПК15 — ПК119) составляет 37,70 м, в пределах аванпорта на длине 1,0 км (ПК 119 — ПК 129) — 36,80 м.

На участке ПК 113 — ПК 129 плотина уширена до 35 м за счет примыкания полотна автодороги и засыпки пазухи между плотиной и дорогой.

Верховой откос плотины заложением 1: 3 — 1: 3,5 с бермой шириной 5,0 м на отметке 31,0 м закреплен монолитными железобетонными плитами переменной по высоте плотины толщиной: 0,25 м; 0,4 м и 0,3 м.

Крепление на гребне заканчивается сборным железобетонным парапетом высотой 1,1 м, выполненным в форме плоской плиты толщиной 0,3 м.

Гребень плотины имеет гравийное покрытие и на части длины — бетонное и используется как инспекторская дорога.

Низовой откос плотины имеет переменное заложение по высоте: 1: 3 и 1: 3,5 — на насыпном участке; 1:3; 1:6 и 1:3,5 — на намывном участке, с 2 промежуточными бермами шириной 4 м на отметках (по проекту) 25,0−26,0 м и 31,0 м. На уширенном участке плотины (ПК 59 — ПК 64) ширина берм верхового и низового откосов на отметке 31,0 м — 20,0 — 21,0 м.

Низовой откос плотины по всей длине засеян многолетними травами по слою растительного грунта.

В русловой части на длине 337 м (ПК 125+63 — ПК 129) в тело плотины с верхнего бьефа входит упорная каменная призма высотой до 9,0 м, выше которой по низовому откосу от отметки 23,50 м до отметки 24,50 м устроен двухслойный обратный фильтр.

На длине 9,6 км (ПК 17+50 — ПК 112) под низовым откосом плотины в основании уложен закрытый горизонтальный дренаж из пористобетонных трубофильтров диаметром 300 мм и 500 мм с однослойной обсыпкой фильтровым материалом.

Через 300−600 м дренаж имеет трубчатые закрытые водовыпуски в закрытый трубчатый коллектор из сборных железобетонных труб.

Отвод воды из горизонтального дренажа осуществляется по коллектору к насосным станциям № 1 и № 2.

Для защиты от подтопления прилегающих земель в нижнем бьефе плотины построена двухрядная система вертикального дренажа.

Первый (ближайший к плотине) ряд состоит из 208 совершенных самоизливающихся скважин глубиной 15−35 м с шагом 25−50 м, оборудованных каркасно-стержневыми фильтрами.

Длина I-го ряда 9,5 км (ПК 16+70 + ПК 112 плотины), расположен он на расстоянии 30 м от подошвы плотины. Отвод дренажных вод производится по закрытому коллектору к двум насосным станциям и перекачивается ими в водохранилище.

Закрытый сборный коллектор I-го ряда вертикального дренажа общей длиной 9,4 км на длине 3,8 км подключен к насосной станции № 1, на длине 5,6 км — к насосной станции № 2.

II-й ряд вертикального дренажа состоит из 65 совершенных скважин, построенных по проекту (№№ 1−65) и 25 скважин — без проекта, по предложению треста «Краснодаргидрострой» (№№ 1а-25а). 25 скважин в работу не вводились со дня их строительства.

Глубина 65 скважин 22−37 м, шаг 100−140 м, оборудованы они каркасно-стержневыми фильтрами и погружными насосами.

Отвод дренажных вод их II-го ряда производится через водовыпуски по напорному металлическому коллектору или по ливневому каналу в приемный резервуар насосной станции № 2 и № 1. Длина II-го ряда 7,46 км (ПК 38 — ПК 111+65 плотины), расположен он на расстоянии 120 — 150 м от подошвы плотины [Удалов, 2008, с. 31].

3.3 Водосбросное сооружение Водосбросное сооружение врезано в земляную плотину между ПК 113+35 и ПК 114+35.

По оси водосбросного сооружения встроен механический рыбоподъемник, являющийся по существу его пятым пролетом. Рыбоподъемник делит водосливной фронт, водобой и часть рисбермы водосбросного сооружения на две симметричные части.

Водосливной фронт водосброса представляет собой 4 отверстия шириной по 10 м с поверхностными водосливами практического профиля. Отметка порога водослива по проекту 23,50 м, отметка подошвы фундаментной плиты 5,5 м.

Напор на пороге водослива при нормальном подпорном уровне (НПУ) = 33,65 м — 10,15 м, при уровне мертвого объема (УМО) — 2,35 м, при форсированном уровне (ФУ) — 11,73 м.

Пропуск расходов осуществляется из-под затвора и переливом через верхнюю кромку затвора. Расчетная пропускная способность водосброса совместно с рыбоподъемником по проекту 1500 м3/с.

Максимальная пропускная способность при УМО — 300 м3/с.

При открытии затворов на максимальный ход штока гидропривода (4,5 м) все 5 водосливных отверстий (с учетом рыбоподъемника) способны пропустить расходы:

— при НПУ = 33,65 м — 1625 м3/с;

— при ФУ — 1760 м3/с.

При полностью вынутых затворах 5 водосливных отверстий могут пропустить расходы:

— при НПУ = 33,65 м — 3130 м3/с;

— при ФУ — 3930 м3/с.

Водосливные отверстия размещены в 2-х железобетонных секциях длиной вдоль потока 37,5 м и шириной 37,8 м. Каждая из секций, кроме двух водосливов, имеет по устою, бычку и полубычку.

Под подошвой водосливных секций и в примыкании к боковым граням устоев на длине 25 м на глубину 14,5 м (до отметки — 9,0 м) забит противофильтрационный шпунт. По контуру фундаментных плит водосливных секций и части подпорных стенок устоев на глубину 5 м забит противовыпорный шпунт.

Расход воды регулируется плоскими колесными сдвоенными затворами размерами 10,0×12,25 м с гидроприводом. Максимальное открытие нижней секции затвора 4,5 м.

В каждом водосливном пролете предусмотрены пазы для установки аварийно-ремонтных затворов, 2 комплекта которых хранятся в затворохранилище.

По коробчатым металлическим подкрановым балкам вдоль водосливного фронта перемещается козловый кран грузоподъемностью 2×75 тс, обслуживающий ремонтные операции с основными затворами и обеспечивающий установку и извлечение аварийно-ремонтных затворов в пролетах сооружения.

Понур длиной 90 м закреплен монолитными железобетонными плитами толщиной 35 см. На длине 35 м в примыкании к водосливным секциям под плитами уложен слой мятой глины толщиной 90 см.

Устройства нижнего бьефа представлены водобойным колодцем, рисбермой и отводящим каналом. Сопряжение бьефов через затопленный гидравлический прыжок (по проекту).

Водобой, расположенный за водосбросом, — массивная часть крепления русла реки, предназначенная для восприятия ударов струй и гашения энергии переливающегося через водослив потока, а также для защиты русла реки от опасных размывов. Длина водобоя — 67 м с колодцем глубиной 2,8 м. Он выполнен из монолитных железобетонных плит толщиной 4 м, уложенных на трехслойный обратный фильтр.

Рисберма — водопроницаемая часть крепления русла в нижнем бьефе водосбросного гидротехнического сооружения, предназначенная обычно для сопряжения водобоя с руслом и предохранения русла от размыва, а иногда и для гашения пульсаций, выравнивания и снижения скоростей водного потока. Рисберма, длиной 180 м, выполнена из монолитных железобетонных плит толщиной 200−60 см, уложенных на двухслойный и однослойный обратный фильтр, и заканчивается сборными плитами гибкого крепления по откосу и дну каменного ковша глубиной до 4,5 м. На рисберме выполнены 2 рыбонаправляющие прорези 1,5 м.

Откосы отводящего канала на участке рисбермы закреплены монолитными железобетонными плитами, уложенными на 2-х слойный обратный фильтр.

Отводящий канал шириной по дну 150 м с заложением откосов 1:3,5, длиной (считая от рисбермы) 1300 м имеет отметку дна 14,80 м и глубину 9,2 м. Откосы канала на длине 700 м закреплены монолитными железобетонными плитами толщиной 16 см по песчано-гравийной подготовке толщиной 20 см. Дно на этом участке закреплено каменной наброской толщиной 20−30 см.

По устоям водосливных секций проложен мост автомобильной дороги Краснодар — Горячий Ключ.

Береговые устои выполнены из отдельных секций массивных стенок уголкового типа из монолитного железобетона: в верхнем бьефе — из 2-х секций, в нижнем бьефе — из 8 секций.

Справа к водосливной секции примыкает монолитное железобетонное затворохранилище; слева — здание маслонапорных установок и распределительных устройств (МНУ И РУ).

Затворохранилище, здание МНУ и РУ сопрягаются с откосами земляной плотины с помощью массивных подпорных стенок.

На водосбросном сооружении заложена контрольно-измерительная аппаратура — щелемеры, марки, репера, пьезометры [Удалов, 2008, с. 35].

3.4 Механический рыбоподъемник Рыбоподъемное сооружение (механический рыбоподъемник) предназначено для пропуска к нерестилищам в верховьях р. Кубани и её притоков производителей проходных и полупроходных видов рыб.