Восстановление и поддержание водного баланса особо охраняемой природной территории регионального значения «Озеро Ханское»

Выпускная квалификационная (дипломная) работа

Восстановление и поддержание водного баланса особо охраняемой природной территории регионального значения «Озеро Ханское»

подземный вода экологический озеро

Озеро Ханское расположено в северо-западной части Краснодарского края между станицами Ясенская и Копанская у берега Азовского моря. В настоящее время уникальное в геоморфологическом отношении озеро, включенное в список ключевых орнитологических территорий России (Перспективный список Рамсарской конвенции), занимавшее одно из центральных мест в воспроизводстве околоводных и водоплавающих птиц, в том числе редких и уязвимых видов, оказалось практически полностью обезвожено.

Стремительное обезвоживание озера привело к практически полному исчезновению орнитофауны, включая кудрявого пеликана, черноголового хохотуна, чегравы, большого пеликана. В частности, на островах, протянувшихся вдоль центральной части озера, служивших местом гнездования данных видов, отмечаются лишь брошенные гнезда, активно разоряемые местным жителями и туристами.

То, что озеро не наполняется водой даже на четверть, несмотря на нормальный уровень осадков в осенне-зимний период, говорит о том, что озеро, во-первых, потеряло связь с Азовским морем, а, во-вторых, существенно сократились объемы стока реки Ясени (главного источника поступления пресных вод в озеро), реки Албаши (опосредованного источника поступления пресных вод) и многочисленных обводненных балок, врезающихся в северо-восточный берег Ханского озера.

В настоящее время существует несколько вариантов предложений обводнения озера Ханского, от расчистки родников и разрытия перемычки между Ханским озером и Бейсугским лиманом в целях естественного поступления воды, до ликвидации дамб на реках, впадающих в озеро.

Основной целью работы является разработка предложений направленных на поддержание озера в состоянии, соответствующем требованиям законодательства для обеспечения устойчивого функционирования экологических систем, сохранения биологического разнообразия и обеспечения устойчивого и безопасного водопользования в процессе социально-экономического развития территории.

В связи с увеличением антропогенной нагрузки на бассейны рек междуречья Кубани и Дона (степные реки Краснодарского края), вызванной интенсификацией сельского хозяйства, в том числе развитием рыбохозяйственной деятельности, разработка программы по сохранению и улучшению экосистемы озера Ханское является актуальной задачей.

В данной дипломной работе предложен вариант восстановления связи между озером и Азовским морем с использованием системы напорной подачи воды.

Восстановление водного баланса озера Ханское позволит сохранить памятник природы с его уникальной экосистемой для будущих поколений.

Оздоровление экосистемы повысит качество среды обитания человека, будет способствовать новым научным исследованиям, развитию ихтиологических программ. Это совмещение различных сфер экономики.

1. Общие сведения о памятнике природы «Озеро Ханское»

Озеро Ханское расположено в северо-западной части Краснодарского края у берега Азовского моря (Восточное Приазовье), примерно в 55 км от города Ейска и 185 км к северо-западу от г. Краснодара. Административно оз. Ханское входит в состав Ясенского сельского поселения МО Ейский район.

Озеру «Ханское» в соответствии с Решением Исполнительного комитета Краснодарского краевого Совета народных депутатов от 14.07.1988 года № 326 «Об отнесении природных объектов к государственным памятникам природы» придан статус водного памятника природы местного значения. Созданному памятнику природы было присвоено одноименное название — «Озеро Ханское».

В связи с принятием Конституции РФ 1993 г. изменились принципы государственного территориального устройства, согласно которым, административные территориальные единицы в составе РСФСР (края, области и т. д.) приобрели статус субъектов Российской Федерации. На основании этого, памятники природы, признаваемые в соответствии с ранее действующим законодательством объектами местного значения, в настоящее время имеют региональное значение.

Таким образом, «Озеро Ханское» является памятником природы регионального значения.

Кроме юридически закрепленных природоохранных статусов озеро рассматривается как значимая территория в качестве местообитания птиц. Оз. Ханское выделено как Ключевая орнитологическая территория России международного значения (Лохман, Емтыль, 2000). Кроме того, этот водоем в составе водно-болотного угодья «Бейсугский лиман и озеро Ханское» внесен в Перспективный список Рамсарской конвенции (Кривенко и др., 1999; Гинеев, Кривенко, Емтыль, 2000; Гинеев и др., 2001).

Озеро лиманного происхождения, образовалось на плоской равнине, представлявшей в прошлом мелководный залив Азовского моря. Озеро овальной формы, ориентировано по оси СЗ-ЮВ; длина озера 16−19 км, максимальная ширина 7,0 км, средняя 4,4 км, площадь 93,26 км². Площадь водосбора около 300 км². Глубина воды зависит от водности года и в максимуме может составлять 1,2−1,8 м. Объем воды при средней глубине 0,7 м составляет 65,3 млн. м³. Координаты центра озера 46є30' с.ш., 038є25' в.д. [1,2]. Ханское озеро содержит высокоминерализованную, порядка 140−150 ‰, горько-соленую воду морского типа, которая в 10−12 раз солонее азовских вод. В ней преобладают ионы хлора, натрия и сульфата.

1.1 Лечебная сульфидно-иловая грязь

Озеро Ханское является месторождением знаменитых сульфидных лечебных грязей, которые местные жители издавна использовали для самолечения.

На территории памятника природы расположены 3 месторождения лечебной грязи, одно из которых было разведано и детально описано. В соответствии с геологическим строением и физико-механическими свойствами пород на месторождении выделены следующие инженерно-геологические разновидности грунтов:

? почвенно-растительный слой, илисто-глинистые грунты с включениями ракушечного детрита (породы вскрыши);

? детрит рыхлый ракушечный, песчаный с включениями целых и битых ракушек (полезная толща);

? песок илистый с включениями битой ракушки, переходящий в глину илистую с аналогичными включениями (подстилающие породы).

Вскрышные породы представлены почвенно-растительным слоем, темно-серым, слабогумусным, частично с илисто-глинистыми отложениями темно-серыми включениями органических остатков и битой ракушки, местами заторфованными мощностью от 0,2 до 1,2 м, в среднем 0,46 м.

Породы полезной толщи представлены ракушечным детритом с включениями битой и целой ракушки с песком-заполнителем мелко и среднезернистым.

Объемная масса полезного ископаемого составляет 1,25 т/м³ в плотном теле, коэффициент разрыхления — 1,38. Мощность полезной толщи изменяется от 1,0 до 2,5 м, в среднем по месторождению — 1,43 м.

Подстилающие породы представлены обводненными илистыми песками, переходящими в илистые глины. Промышленная добыча лечебной грязи с акватории озера не производилась. Месторождение озера Ханского по добыче морской ракушки относится к Государственному резерву с общим суммарным запасом кат. А+В+С1 — 27 846 тыс. тонн и забалансовыми 7438 тыс. тонн.

Гидрологический и гидрохимический режим Ясенского месторождения завит от величины поверхностного стока р. Ясени и Ханского озера при сгонно-нагонных явлениях. Весной в период паводка основное питание месторождения происходит за счет поверхностного стока р. Ясени. После прохождения паводковых вод в период связи вод устья р. Ясени с зеркалом воды озера Ханское, в водносолевом режиме главную роль играют озерные воды. В связи этим минерализация воды в устье р. Ясени изменяется в широких пределах от 7 до 300 г./л, температура изменяется в зависимости от температуры воздуха.

Внешние признаки лечебной грязи: темно-серого цвета, со слабым запахом сероводорода, консистенции густой сметаны, однородной структуры, без видимых включений.

Ясенское грязевое месторождение находится в северо-восточной части оз. Ханского, в устье реки Ясеня. Грязевая залежь Ясенского месторождения представлена двумя слоями: черным и темно-серым илом. Мощность озерного ила в среднем составляет 0,3 м, достигая максимальных значений (0,9 м) в центральной, наиболее углубленной части северной половины месторождения. Лечебная грязь озера Ханского является сильносульфидной, среднеминерализованной, по химическому составу сходна с грязями озер Сакского (Крым) и Тамбуканского (Пятигорск) и состоит из сульфатов, карбонатов и хлоридов натрия, кальция, магния.

Черные грязи Ясенского месторождения пластичны, мазеподобны, имеют мягкую консистенцию, слабо засорены мелкозернистым песком и растительными остатками. Они содержат большое количество Fe (HS)₂, до 0,4%. Общий запас грязи составляет около 14 тыс. т.

Таблица 1.1 — Состав грязевого раствора иловых сульфидных грязей

1.2 Геоморфология и геология

В соответствии с геоморфологическим районированием, территория памятника природы приурочена к Прикубанской степной равнине (аккумулятивно-эрозионная лёссовая плиоцен-четвертичная равнина на субстрате скифских глин), которая характеризуется как широко-слабо-волнистая равнина, пересеченная в некоторых местах балками, впадающими в нее узкими лентами. Перепады высот колеблются от 8 до 11 метров.

Восточная часть озера Ханского относится к Приазовской тектонической депрессии (Бейсуго-Челбасскому геоморфологическому району), западная — расположена на платформе Кубанской равнины. Северо-восточный обрывистый и крутой берег оз. Ханское представляет собой уступ Кубанской равнины. Он расчленен степными балками и долинами рек Ясени и Албаши. Речные долины широкие, с пологими склонами, в них прослеживаются две террасы верхнеи среднечетвертичного возраста. В низовьях все реки заболочены. Дно водоемов пологое с ложбинами, достигающими в отдельных местах глубины 4 — 5 м. Между Бейсугским лиманом и Ясенским заливом Азовского моря и озера Ханского лежит низменная песчано-ракушечная коса.

В центральной части оз. Ханское вдоль большой его оси вытянулась группа островов, сложенных песчано-ракушечной смесью. Острова не имеют постоянной конфигурации. Форма, площадь островов, а зачастую и их количество меняется под воздействием волновых явлений и в связи с изменениями уровня водоема. На сегодняшний день, в связи с практически полным отсутствие воды в озере, острова слабо различимы.

В геолого-структурном отношении территория находится на се-верном крыле Азово-Кубанской впадины, входящей в систему Предкавказского прогиба. Фундамент платформы сложен из пород палеозоя и докембрия и залегает на глубину 1 — 4 км. На ней залегают породы мезозоя, палеогена, неогена перекрытые слоем аллювиальных четвертичных отложений из суглинков и глин. Речные наносы в отдельных местах залегают ниже морского дна. Восточное побережье угодья сформировано речными наносами.

1.3 Подземные воды и динамика речного стока в районе озера Ханское

Существует еще одна особенность природных условий рассматриваемого региона, контролируемая геологическим строением Ейского полуострова — пространственная неоднородность залегания подземных вод. При продвижении с севера на юг подземные воды все ближе и ближе подходят к дневной поверхности, в пределах побережья Ханского озера нередко формируя родники и водяные линзы лишь местами прикрытые небольшим слоем земли. В пределах южной части Ейского полуострова, примыкающей к лиманно-плавневой зоне р. Ясени и многочисленным балкам, на топокартах показано большое количество артезианских скважин. Следовательно, в этой части полуострова пластовое давление возрастает, создавая предпосылки для естественного излияния вод. Возможно именно поэтому на территориях, примыкающих к Ханскому озеру, наиболее часты случаи подтопления пахотных земель. Типичным примером этого явления служит обширное пространство между поселками Октябрьский, Заводской и станицами Ясенская и Копанская.

Важнейшую роль в изменении гидрогеологических и гидрологических процессов играют нарастающие геодинамические изменения в структурах Западного Кавказа и его периферии, выявляемые геологами в последние годы.

Динамика речного стока степных рек характеризуется, прежде всего, величиной осадков, а также уровнем грунтовых вод. При одном и том же количестве осадков при высоком уровне грунтовых вод поверхностный сток будет выше, при низком — ниже. Количество осадков выпадающих в степной зоне края изменяется от 470 до 930 мм в год. Среднее значение равно 640 мм.

Почвы, слагающие долины речных систем имеют коэффициент фильтрации около 1 м/сут. а предельно-полевая влагоемкость в слое 2 м составляет 600 мм. То есть, в верхнем и среднем течениях рек, где уровень грунтовых вод на водораздельных участках ниже 5 — 10 м все осадки могут поглотиться почвой с последующим их расходованием на процессы испарения и транспирации. Это подтверждается величиной годового слоя стока поступающего в степные реки, он не превышает 50 мм в год, что в десять раз меньше количества выпадающих осадков.

Установлено, что в степной зоне существует 10 — 12 летний цикл водности, в течение которых происходит пополнение и сработка грунтовых вод.

В последние годы водность рек бассейнов Кубани, Черного и Азовского морей имеет тенденцию к снижению. Но если водность Кубани и рек бассейна Черного моря находится в настоящее время около водности обеспеченностью 50%, что близко к среднемноголетнему годовому стоку, то водность рек бассейна Азовского моря снизилась до уровня 95% обеспеченности, т. е. составляет 30% от нормы. Если в ближайшие 2 — 3 года не произойдет изменения водности в сторону ее повышения, то это приведет к необратимым процессам в экосистемах степных рек. В таблице 2 показана динамика водности рек Краснодарского края за последние пять лет.

Таблица 1.1 - Естественный (восстановленный) годовой сток, км³

Анализируя динамики осадков и стока рек Челбас и Ея, следует отметить, что в 1986 году закончился маловодный период, который сменился многоводным циклом, продолжавшимся до 1999 годы (12 лет), после чего наступил маловодный период заканчивающийся в настоящее время. С 2009 года осадки постепенно увеличиваются, что несколько стабилизировало речной сток. Учитывая 10 — 12 летний цикл водности, следует ожидать постепенного увеличения стока к 2020. То же можно предположить и для рек, впадающих в Ханское озеро.

Существенное значение на снижение водности рек оказывает испарение с водной поверхности. Все реки степной зоны Краснодарского края представляют собой цепочку водоемов, что приводит к увеличению испарения и как следствие приводит к снижению стока. Снижение величины испарения возможно за счет уменьшения площади водного зеркала и увеличения слоя воды, что достигается углублением прудов в результате расчистки русел. Уменьшение количества осадков обычно совпадает с уменьшением испарения, так как уменьшается площадь водного зеркала водоемов.

Забор поверхностных вод из степных рек на промышленные нужды в основном согласуется с величинами сброса сточных вод и составляет 2 — 4 млн. м³ в год.

1.4 Современные представления о формировании водного баланса озера Ханское

Гидрография бассейна озера Ханское представлена рекой Ясени и балкой Дзюбина. Отдельные исследователи включают в водосборную площадь также р. Албаши, которая ранее впадала в Албашинский лиман. Но Албашинский лиман практически бессточный, и не может влиять на гидрологический режим Ханского озера.

Река Ясени. Впадала в озеро Ханское в северной его части, длина реки — 74 км, площадь бассейна — 596 км, пределы высотных отметок от 10 до 40 м. Среднемноголетний восстановленный годовой сток составляет 22,4 млн. м³, в очень маловодные годы, обеспеченностью 95%, (которые наблюдались в последние 3 года), сток не превышает 8,21 млн. м³. Суммарный объем аккумулированной воды в прудах и водохранилищах составляет 10,3 млн. м³, а потери на испарение (32 пруда) составляют 4 млн. м³/год.

Устье реки Ясени, представляет собой в естественном виде долину, заросшую влаголюбивой растительностью. Сухое русло реки в устьевой части, имеет слегка изогнутую и сильно вытянутую с севера на юг форму шириной от 18 до 30 м. Берега низкие, при выходе на акваторию Ханского озера сливаются с поверхностью озерного дна. Берега и местами поверхность русла, а также примыкающая к устью акватория Ханского озера покрыты тростниковой зарослью. Глубины воды в зависимости от сезона года изменяются от 0,1 до 1,5 м.

В устьевой зоне р. Ясени расположено месторождение лечебных грязей «Устье реки Ясени». Влияние вод р. Ясени на устьевую линзу грязей еще в 50-е годы резко сократилось, т.к. на реке был сооружен целый каскад прудов, через которые вода почти полностью разбиралась для полива. До устья речные воды доходили лишь во время весеннего половодья. Для дополнения к этим водам у самого устья в 1957 г. были пробурены две скважины, выведшие из киммерийского водоносного горизонта самоизливающуюся воду с минерализацией 0,7 — 1,6 г/дм³ и дебитом 2,7 л/секунду. Эта вода хотя и уберегала устьевую грязь от пересыхания, но при этом, являясь практически пресной, способствовала распространению здесь тростниковых зарослей и распреснению самой грязи.

Рисунок 1.1 — Устьевая часть русла р. Ясени, октябрь 2010 года

Балка Глубокая (Дзюбина). Балка протягивается в северо-восточном направлении от озера Ханского на 5 км; площадь ее водосбора составляет 15,3 км². Прилегающая территория используется под посевы зерновых и овощных культур, а ближе к устью — под фруктовые сады, для полива которых и были сооружены пруды. Один из прудов использовался для добычи лечебных грязей (месторождение «Плес Глубокий») который расположен между двумя более мелкими и отделен от них земляными плотинами. По верхней плотине проложено асфальтированное шоссе Ейск — станица Копанская, обеспечивающее хорошую связь с потребителем лечебной грязи — санаторием «Ейск». Нижняя плотина, подпирающая плес Глубокий с юга, сооружена в 1,5 км выше места впадения балки Глубокой в озеро Ханское; длина плотины 250 м.

Рисунок 1.2 — Балка Глубокая, октябрь 2010 г.

Плес Глубокий имеет вытянутую дельтовидную форму, длиной 1,2 км, шириной у нижней плотины 220 м, в средней части 80 — 120 м и в верховье 30 — 40 м. Южная часть плеса, вблизи плотины, наиболее глубоководная — до 2,5 м, в остальной части водоема глубины воды не превышают 1,8 м, составляя в большинстве своем 1,3 — 1,5 м. Площадь водного зеркала — около 15,4 га.

Берега балки пологие, сложены суглинками и глинами, перекрытыми почвенным слоем 0,2 — 0,4 м. Береговую часть плеса занимают заросли тростника, простирающиеся местами более чем на 100 м от берега, в среднем на 40 — 50 м (до глубины 1,8 — 2,0 м). Площадь водного зеркала, свободного от тростниковых зарослей, составляет около 14,0 га.

Питание водоема осуществляется за счет поверхностного стока и грунтовых вод. По данным Гидрометослужбы Краснодарского края среднемноголетний сток в балку Глубокую при площади водосбора 15,3 км² составляет 63 тыс. м³ и приходится почти целиком на весенний паводок. По химическому составу вода плеса сульфатная магниево-натриевая, имеет слабощелочную реакцию. Минерализация воды весной 5,6 г/дм³ к концу лета вследствие испарения, равного в среднем 450 мм в год, увеличивается до 15 г./дм³.

Бейсугский лиман. Лиман представлен собой однорукавное расширенное устье реки Бейсуг, образованное в месте впадения ее в Азовское море. Лиман вытянут в северо-восточном направлении, имеет длину 32 км, ширину 10 — 12 км, площадь зеркала воды 272 км², от моря лиман частично отделен Ясенской косой и имеет свободную связь с морем через Ясенский пролив («гирло») шириной 350 м. Дно лимана плоское, почти горизонтальное, преобладающие глубины воды не превышают 2,0 м и в среднем составляют 1,6 м. Ближе к проливу глубина воды увеличивается до 4,0−5,0 м. Объем водной массы (при площади 272 км²) составляет 435,2 млн. м³.

Бейсугский лиман отделен от оз. Ханского песчано-ракушечной перемычкой, образованной на начальной фазе нимфейской трансгрессии и позже последовательным причленением генераций валов. Ранние генерации валов срезались волнами и течениями, что вело к сужению перемычки на некоторых участках. В последние 20−25 лет произошло отложение на лиманной части подводного склона пересыпи, в 2−3 км юго-восточнее пос. Ясенская Переправа, значительных масс песчано-раковинного материала. Осадочный материал поступал сюда в результате переотложения нагонными течениями наносов из размываемой части пересыпи Ханского озера, между пос. Ясенская Переправа и с. Шиловка. Морфологически тело представляет собой широкую и довольно длинную систему валов, прижатую к лиманному подводному склону пересыпи. По всему видно, что эта система подводных валов со временем выйдет на дневную поверхность. В настоящее время она, объективно уменьшая глубину лимана, кардинально меняет условия водообмена между лиманом и озером.

Если в 1960;1970;е годы на лиманном берегу пересыпи отлагались значительные массы отмерших стеблей Zostera nana (камка), то уже с начала 1990;х годов объемы растительных накоплений на берегу стали резко сокращаться. Долгое время были не понятны причины такого явления, поскольку натурных обследований литологии и морфологии не производилось. Только изучение аэро-космосъемочных материалов позволяет высказать предположение, что причиной сокращения биомассы подводной растительности обусловлено размывающим действием сильных течений, отложением больших масс песчано-раковинных наносов.

Кроме того, при анализе космических снимков последних лет выявлено образование новой подводной ступени в южной части пролива, связывающего Азовское море с Бейсугским лиманом. Ее не было еще в конце ХХ в., на что указывают данные изучения аэрофотоснимков 2000 г. Существует реальная опасность такого сужения пролива, при котором в условиях жестких западных и северо-западных штормов редкие волны с большими параметрами будут перехлестывать через пересыпь Ханского озера, способствуя затоплению поселка и, возможно, прорыву пересыпи. Но каждая фаза прорыва пересыпи будет неизбежно приводить все к большему обмелению дна Ханского озера за счет переотложения прибойным потоком значительных масс песка и ракушечного детрита, илистых фракций. Таким образом, рельеф котловины Бейсугского лимана подвержен не менее масштабным перестройкам, чем котловина оз. Ханского. В целом можно констатировать, что как и в случае Ханского озера, происходит хотя и медленное, но обмеление лимана. Полученные данные рекогносцировочного обследования указывают на то, что вода из Бейсугского лимана в Ханское озеро при штилевых условиях не может поступать в результате естественной фильтрации через ракушечную пересыпь. Этот процесс становится возможным только в условиях высокого нагонного уровня воды в лимане минимум на 0,5−0,7 м или при ураганных юго-западных и западных ветрах, сопровождающихся подъемом уровня на 1,5−1,7 м.

Влияние Бейсугского лимана на гидрологический режим озера Ханское двояко и зависит оно от складывающихся погодных условий. В случае устойчивых ветров северо-восточного направления, со стороны озера Ханского у пересыпи уровень воды повышается (нагон), в то время как в Бейсугском лимане наблюдается сгонное явление, т. е. уровень воды снижается. В результате перепада уровней происходит фильтрационный переток воды из озера в лиман объем воды в нем снижается.

При западных — юго-западных ветров наблюдается обратный процесс, при которых уровень воды у северо-восточного берега лимана может повышаться до 1 м (в 1969 году уровень превысил 2 м). При этом наблюдается перехлестывание воды через ракушечно песчаную пересыпь и озеро Ханское пополняется водой. При скорости ветра указанных направлений до 7−8 м/с, уровень воды повышается на 0,4−0,5 м, и вода в озеро поступает в результате фильтрации воды из Бейсугского лимана через тело пересыпи. Такое явление зафиксировано при обследовании озера Ханское в период с 10 по 14 октября 2010 года (рисунки 1.3 — 1.6).

Рисунок 1.3 — Отложения тростниковой растительности на пересыпи со стороны Бейсугского лимана по направлению к озеру Ханскому после нагонного явления

Рисунок 1.4 — Промоина на поверхности пересыпи после нагонного явления

Рисунок 1.5 — Заполненная низинная часть озера Ханское после нагонного явления

Рисунок 1.6 — Фильтрационный сток из Бейсугского лимана в озеро Ханское при отсутствии перехлестывания волн через пересыпь при западном ветре до 10 м/с

При проведении рекогносцировочных исследований, зафиксирован поверхностный сток в озеро Ханское с расходом 1 л/с фильтрационных вод из Бейсугского лимана, при повышении уровня воды в нем на 0,4 — 0,5 м, с участка длиной 100 м. Аналогичный процесс, по всей видимости, наблюдается по всей длине пересыпи, но так как отметки поверхности дна озера непосредственно за пересыпью зачастую несколько выше уровня воды в лимане, то фильтрационные воды просто повышают уровень грунтовых вод. Расчеты показывают, что за три четыре дня постоянных ветров западного или юго-западного направления силой 5 — 8 м/с, на территорию озера поступает около 20 тыс. м³, в год эта величина не превышает 100 тыс. м³, что практически не сказывается на запасах воды в озере.

Значительный объем воды в озеро может поступать при высоте волн в Бейсугском лимане свыше 0,5 м. Расход поступающей воды при этом, через существующее гирло (волок, см. рисунки выше), может колебаться в пределах 10−20 м³/с, за сутки объем составит 1−2 млн. м³. С учетом количества дней (10 дней) с ветром западного и юго-западного направления со скоростью более 10 м/с, наблюдаемых в год на данной территории (метеостнация (МС) Приморско-Ахтарск) объем поступающей воды составит 10 — 20 млн. м³/год, что сравнимо со среднемноголетним стоком р. Ясени.

Глубина в озере меняется в зависимости от ветро-волновой обстановки, стабильности ракушечной перемычки между озером и лиманом Бейсугским, параметров приходной части водного баланса. Так, подтопление пос. Ясенская Переправа в 1970 — начале 1990;х гг. нередко происходило по схеме «нагнетания нагонных вод из Азовского моря в Бейсугский лиман — перехлест воды через узкую часть ракушечной перемычки — наполнение водой части котловины озера — ее переток в северо-западную часть озера под влиянием сильного ветра». В конце 1980 — вначале 1990;х гг. наблюдалось несколько экстремальных ветровых ситуаций, когда под действием сильных западных и юго-западных ветров в пределах северного берега озера отмечались волны высотой до 0,4 м возможные только в условиях довольно значительных нагонов.

Руководством автодорожного предприятия даже ставился вопрос о необходимости разработки проекта берегозащитных мероприятий на участке протяженностью 0,2−0,3 км, непосредственно примыкающими к устьевой зоне р. Ясени. Там несколько сильных штормов вызвали подрезку основания полотна автодороги. В последние годы, в связи с уменьшением водности озера, размыв естественным образом прекратился.

Таким образом, котловина Ханского озера за истекшие 100−110 лет подверглась значительным морфологическим перестройкам, что чрезвычайно затрудняет удержание маломощного слоя воды, в значительной мере сокращаемого в результате испарения. Морфологические перестройки дна Бейсугского лимана также не способствуют пополнению котловины озера, как это происходило в отдельные годы в XIX в. и первой половине XX в. Зарегулирование рек хоть и сказывается негативно на водном балансе озера, но вряд ли контролирует его катастрофическое обмеление.

1.5 Экологическая модель озера Ханское

В основу построения экологической модели были положены водобалансовые расчеты, выполняемые на основе количественных показателей влагообмена в системе «земная поверхность — зона аэрации — грунтовые воды» с учетом взаимосвязи отдельных элементов системы в процессе формирования водного режима в зоне активного водообмена. Наиболее независимая и стохастическая изменчивость при этом характерна для условий влагообмена на поверхности почвы — для атмосферных осадков и суммарного испарения. Другие элементы водного баланса формируются в более детерминированных условиях, определяемых соотношением осадков и испарения. В основу схемы водобалансовых расчетов для определения влагозапасов в зоне аэрации и положения уровня грунтовых вод положено соотношение приходных и расходных элементов баланса влаги.

С учетом природных факторов, формирующих водный баланс озера Ханское, составлено его уравнение:

Р +W + W_{фильтрБ}. + W_наг. + W _подз. = W_{фильтрХ}. + Е ± ДV, (1.1)

где Р — атмосферные осадки на площадь водосбора озера (без водосборов речных притоков, 200 км²);

W — приток речного стока (р. Ясени, балка Глубокая,);

W_{фильтрБ}. — приток воды в результате фильтрации вод из Бейсугского лимана;

W_наг. — приток воды, поступающие в Ханское озеро в результате перелива воды через перемычку в условиях высоких нагонов;

W _подз — подземный и грунтовый сток;

W_{фильтрХ} — отток воды из озера в результате фильтрации через песчаную перемычку;

Е — суммарное испарение (эвапотранспирация) с площади водосбора;

± ДV-объем сработки (наполнения) озера.

Исходя из прогноза наступления многоводного цикла водности на ближайшие 10−12 лет, рассчитан водный баланс озера Ханское (таблица 1.3).

Таблица 1.3 — Прогноз изменения водности озера Ханское до 2020 года

К 2015 году уровень воды в озере повысится на 0,25 м, а к 2020 году еще на 0,43 м. Общий подъем уровня составит около 0,7 м, что является максимально возможным, так как дальнейший приток воды в озеро, будет перетекать в Бейсугский лиман с фильтрационным и поверхностным стоком через тело пересыпи.

2. Постановка проблемы

Практически полное отсутствие воды в озере Ханское на сегодняшний день неизбежно ведет к гибели памятника природы и смене его биотопов. Причины обезвоживания озера многогранны и требую безотлагательных мер по восстановлению водного режима и возрождению прежних условий обитания растительного и животного мира.

2.1 Приоритетные экологические проблемы озера Ханское

К приоритетным экологическим проблемам относятся следующие:

? проблема заиления русел рек и озера Ханского;

? проблема высокой зарегулированности речного стока и наличия большого количества водохозяйственных и гидротехнических сооружений;

? проблема экологического состояния водных объектов;

? проблема регулирования речного стока;

? проблема состояния водоохранных зон и прибрежных защитных полос;

? проблема управления водными объектами и развития сети государственного водного мониторинга водных объектов.

Проблема заиления русел рек и озера Ханского

Огромное количество прудов на реках бассейна Азовского моря привело к значительному изменению стока наносов.

Гранулометрический состав взвешенных наносов представлен частицами диаметром от 0,001 до 1 мм (песок, пыль, ил и глина). Фракции менее 0,05 мм составляют 75−90% всего объема. Иловые отложения сокращают полезную емкость водоемов, уменьшают их глубины и тем самым способствуют зарастанию, заболачиванию и ухудшению их санитарного состояния.

Основными причинами заиления водоемов являются:

? изменение гидроморфологических характеристик русел рек в результате строительства ГТС (дамб, автомобильных и железнодорожных переездов);

? водная эрозия почв;

? ветровая эрозия почв;

? отложения растительных остатков водной растительности.

С целью снижения заиления и обмеления водоемов следует проводить ежегодное скашивание макрофитов, иначе неизбежно очередное затратное и трудоемкое «омолаживание» экосистемы путем углубления и механизированной очистки донных отложений водоема. В настоящее время расчистка русел степных рек осуществляется механическим способом и то на отдельных участках рек. Расчистка русел рек осуществляется в следующих целях: восстановление дренирующей способности русла; понижение уровня грунтовых вод; обеспечение проточности русла; восстановление естественных нерестилищ. Проводимые мероприятия обеспечивают создание условий для улучшения санитарно-экологической, гидрогеологической и агротехнической обстановки.

Расчистка русел рек механическим способом требует проведения значительных подготовительных работ. До начала строительства объекта должны быть выполнены работы и мероприятия по подготовке строительного производства, обеспечивающие осуществление строительства в заданные проектом сроки. На этапе организации работ по расчистке русел рек необходимо осуществить следующие работы:

? расчистка территории от камыша;

? устройство временных валов гидроотвалов (организация пульпочеков);

? расчистка русла;

? биологическая рекультивация.

Осуществление расчистки русел рек требует привлечения строительных машин и механизмов, таких как экскаватор, бульдозер, кран, трактор, катер буксирный, баржа. Расчистка русла реки осуществляется землесосным снарядом. Расчищаемый грунт доставляется в чеки, которые используются как дренажные колодцы. Для этой цели оголовок нижнего бьефа устанавливается в теле вала на оголовок верхнего бьефа. Вторая карта намыва (последующая) выполняет по отношению к первой карте функцию отстойника. Сбрасываемая вода, проходя последовательно через карты гидроотвала, окончательно осветляется и затем сбрасывается обратно в водный объект. После завершения работ по очистке русла и наполнению карт намыва чековые сооружения демонтируются. После завершения расчистки русла реки необходимо произвести рекультивацию строительных площадок и иловых отвалов.

Осуществление расчистки подобным способом требует значительных финансовых затрат. Так стоимость расчистки 100 метрового участка русла реки стоит в пределах от 2500 до 3500 тыс. рублей. Помимо значительных финансовых затрат существует ряд следующих проблем:

? вынимаемый илистый грунт складируется в прибрежной защитной полосе и русле реки. Для предотвращения попадания ила в реку устраивается дамба, материалом для которой зачастую служит чернозем;

? хранение илистого грунта частично в русле и прибрежной полосе высотой 2−4 м, приводит к изменению потока грунтовых вод к реке за счет уплотнения нижележащих почвенных горизонтов (до глубины 5−10 м), в результате возможно поднятие уровня грунтовых вод;

? взмучивание донных отложений при расчистке прудов приводит к вторичному загрязнению водного объекта, к снижению биологической продуктивности водоема.

Согласно ст. 65 п. 17 Водного кодекса в границах прибрежных защитных полос запрещается размещение отвалов размываемых грунтов, следовательно, донные отложения должны размещаться за пределами прибрежных защитных полос (50 м), что приведет к значительному удорожанию проведения работ по расчистке русел рек.

Проблема высокой зарегулированности речного стока

На реках Ясени и Албаши устроены многочисленные плотины и запруды. Суммарная площадь искусственных водохранилищ на этих реках в Ейском и Каневском районах на сегодняшний день больше площади Ханского озера. Таким образом, вода, которая раньше накапливалась в Ханском озере, на сегодняшний день впитывается и испаряется в искусственных водоемах. От рек Албаши и Ясени после всех организованных дамб остаются ручейки, а в устье вода отсутствует вовсе.

В 4 км к юго-востоку от устья реки Ясени, в озеро Ханское впадает балка Дзюбина, имеющая узкую долину. По дну ее проходит небольшой водоток, перехваченный выше устья балки плотиной, по верху которой проходит грунтовая дорога. В летнее время весь сток балки задерживается плотиной. Весной паводковые воды переливают через плотину и обводняют устье балки.

Суммарный объем аккумулированной воды в прудах и водохранилищах составляет 10,3 млн. м3, а потери на испарение (32 пруда) составляют 4 млн. м3/год.

Одной из основных причин крайне неудовлетворительного технического состояния ВХС является отсутствие собственника, так как большинство объектов в настоящее время являются бесхозяйными. Основная роль в определении собственников бесхозяйных ГТС — объектов недвижимого имущества отводится органам местного самоуправления. В соответствии со статьей 225 Гражданского кодекса РФ, принятие на учет объекта недвижимого имущества осуществляется на основании заявления органа местного самоуправления, к которому должен прилагаться перечень подтверждающих документов для государственной регистрации права на недвижимое имущество и установления их собственника.

Проблемы водности рек и регулирования речного стока

В настоящий период для рек степной зоны не существует разработанных правил регулирования стока из прудов и водохранилищ, предусматривающих поддержание по всей длине рек нормативов экологического или санитарного стока в меженный период, т. е. в период с июня по октябрь месяцы. Отчасти это вызвано тем, что в настоящее время пруды и водохранилища заилены, полезный объем водоемов, и регулирующие сооружения не позволяют эффективно регулировать сток между маловодным и многоводными периодами, тем более в многолетнем плане. Основными водопользователями водными ресурсами степных рек являются следующие отрасли: сельское хозяйство (рыборазведение, орошаемое земледелие, животноводство), промышленность (техническое водоснабжение), водное хозяйство (обеспечение экологического стока), рекреация.

Использование водных ресурсов и водных объектов в различных отраслях осуществляется без согласований потребностей в водных ресурсах остальных водопользователей. В настоящее время отдельными водопользователями допускаются грубые нарушения при эксплуатации арендуемых ими водоемов. Наиболее существенными нарушениями являются следующие:

? наполнение прудов выше отметки НПУ;

? превышение объемов забора воды;

? сработка прудов в период летней межени до минимальных уровней.

При наполнении прудов выше отметки нормального подпорного уровня (НПУ) сброс воды в нижний бьеф перекрывается, в результате чего вода не поступает на участки реки, расположенные ниже по течению. В результате не обеспечивается санитарная проточность водоемов, что приводит к увеличению температуры воды, резкому снижению содержания растворенного кислорода и как следствие гибели водных организмов.

Решение данной проблемы станет возможным только после проведения комиссионного обследования рек представителями администрации Краснодарского края, муниципальных образований и Кубанского БВУ, когда на водоемах, где допущено превышение уровня НПУ, будет проведена сработка водоемов до нормальных уровней.

Кроме нарушений, вызванных прекращением сброса в нижерасположенные участки реки, водопользователями осуществляется сработка водоемов до минимальных уровней для отлова товарной рыбы. Проблема заключается в том, что сработка водоемов осуществляется в период летней межени, когда набор воды в водоемах до нормальных уровней практически не возможен без полного перекрытия оттока из пруда. Факты подобных нарушений постоянно регистрируются на участках всех степных реках края, используемых для целей товарного рыборазведения.

Все перечисленные нарушения (особенно в маловодные годы) приводят к дефициту водных ресурсов для обеспечения потребностей в воде водопользователей и отраслей экономики. Проблемы обостряются в виду того, что наполнение или сработка водоемов осуществляется без предупреждения нижерасположенных водопользователей, администраций соответствующих районов и других заинтересованных органов и лиц.

Для собственников (арендаторов) прудов должны быть разработаны правила по регулированию уровня воды в прудах и водохранилищах с учетом запросов всех водопользователей на основе приказа МПР № 330 от 24 августа 2010 года «Типовые правила использования водохранилищ».

Проблемы экологического состояния водных объектов

В условиях степной зоны края на качество вод поверхностных водных объектов оказывает влияние значительное количество факторов как естественного, так и антропогенного характера, наиболее существенными из которых являются следующие:

? сброс промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод;

? ливневые стоки с урбанизированных территорий;

? диффузный сток с сельскохозяйственных угодий;

? размещение свалок и полигонов ТБО в водоохранной зоне рек;

? размещение животноводческих комплексов и навозохранилищ в водоохранных зонах рек;

? орошение.

Проведенный анализ качества воды в реках бассейна Азовского моря, позволяет сделать вывод о том, что под влиянием природных факторов и антропогенных воздействий в водных объектах формируется повышенное содержание в воде отдельных полютантов, превышающих нормативы рыбохозяйственных и санитарно-гигиенических ПДК. По показателю удельного комбинаторного индекса загрязненности воды (УКИЗВ) в основном поверхностные воды относятся к слабозагрязненным, 2 класса.

Основными загрязняющими веществами в реках степной зоны являются: магний, марганец, сульфаты и медь, которые присутствуют в реках благодаря сложившимся геохимическим условиям. Превышение содержания фенолов, органического вещества по БПК₅ и ХПК в воде вызвано деструкцией растительных остатков и поступлением их с поверхностным стоком и со сточными водами.

По данным научных исследований под влиянием водной растительности содержание всех видов азота и фосфора за считанные дни (2−5 суток) может снизиться на 80−90%, и результаты наблюдений свидетельствуют об этом.

Для рек бассейна Азовского моря важно снизить минерализацию речной воды и сделать ее пригодной для многих потребителей. Высокая минерализация воды от 2000 до 10 000 мг/дм³ не позволяет использовать ее для орошения сельхозкультур. В Схемах охраны вод степных рек, разработанных в 1986 году институтом «Кубаньгипроводхоз», для снижения минерализации поверхностных вод предусматривалась подпитка верховьев рек кубанской водой. В настоящее время, данное мероприятие в проекте «Схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов р. Кубань», разработанной в 2010 году ОАО «Кубаньводпроект», не предусматривается.

Одной из причин увеличения минерализации воды и повышенного содержания загрязняющих веществ и биогенных элементов в поверхностных водоемах в прошлые годы, являлось применение удобрений в водоемах, используемых для выращивания товарной рыбы. В период выращивания рыбы расход удобрений составлял около 1−4 ц/га аммиачной селитры и суперфосфата и около 10 ц/га извести, которые, как известно, содержат в своем составе различные тяжелые металлы. В последние годы данный процесс не отслеживается. Судя по снижению показателя загрязнения поверхностных вод (по УКИЗВ) в последние годы, возможно, что при современной технологии выращивания товарной рыбы химические вещества не применяются.

Таким образом, основными причинами повышения минерализации, являются: испарение с водной поверхности; малая проточность водоемов в летний период; поступление сточных вод; применение удобрений и известкование воды при рыбопроизводстве.

Для улучшения качества поверхностных вод необходимо установить водоохранные зоны и защитные прибрежные полосы, что при соблюдении запретительных мероприятий в этих зонах, позволит минимум в два раза снизить поступление в водоемы загрязняющих веществ. При применении удобрений в прудах, используемых для выращивания товарной рыбы, необходимо рассчитывать нормативы допустимых сбросов (НДС) загрязняющих веществ в нижележащие водоемы.

Проблемы состояния водоохранных полос и прибрежных защитных полос

Качество поверхностных вод водных объектов в значительной степени зависит от состояния водосборной площади и специфики ее использования. Так для рек, расположенных в степной зоне края приоритетными загрязнителями являются биогенные элементы, пестициды. Участки рек, протекающие по территории населенных пунктов, в значительной степени загрязняются нефтепродуктами, тяжелыми металлами и другими специфическими веществами. В системе «водосборная площадь — водный объект» водоохранная зона выполняет роль буфера, состояние которой может отразиться как на состоянии водного объекта, так и водосборной площади.

Существенное влияние на буферную роль водоохранных зон оказывает режим их хозяйственного использования. Так в степной зоне края распашка земель осуществляется практически до уреза воды. В настоящее время в водоохранных зонах рек размещено большое количество животноводческих комплексов, промышленных предприятий. Кроме этого в водоохранных зонах организовываются свалки бытовых и промышленных отходов. При хозяйственном освоении территорий водоохранных зон существенно трансформируется их естественная растительность, которая выполняет функцию перевода поверхностного стока в подземный, что приводит к развитию плоскостной эрозии берегов.

Подобное антропогенное воздействие на водоохранные зоны приводит к их деградации, что в свою очередь повышает степень загрязнения и заиления водных объектов, разрушения береговой полосы.

В соответствии с требованиями Водного кодекса РФ (ст. 65) в целях предотвращения загрязнения, засорения, заиления водных объектов и истощения их вод, а также сохранения среды обитания водных биологических ресурсов и других объектов животного и растительного мира на территориях, примыкающих к береговой линии морей, рек, ручьев, каналов, озер, водохранилищ выделяются водоохранные зоны, на которых устанавливается специальный режим осуществления хозяйственной и иной деятельности.

В пределах водоохранных зон устанавливаются прибрежные защитные полосы, на территории которых вводятся дополнительные ограничения хозяйственной деятельности, и береговые полосы, территория которых относится к землям общего пользования.

В настоящее время основная проблема состояния водоохранных зон водных объектов заключается в том, что их границы не определены в картах землепользования и не вынесены на местность. Работы по установлению границ водоохранных зон и прибрежных защитных полос на территории края организует департамент по вопросам ГО, ЧС и водных отношений Краснодарского края. Основные работы по установлению границ водоохранных зон на реках степной зоны края запланированы на 2011;2012 гг.

Проблемы управления водными объектами и развития сети государственного мониторинга водных объектов

К хозяйственному освоению бассейнов рек Азовского побережья необходимо отнести гидротехнические сооружения, в руслах рек используемые для автодорожных и железнодорожных переходов.

Анализ водохозяйственных систем в бассейнах рек Азовского побережья показал, что ко всем бассейнам рек относятся следующие проблемы организационно-управленческого характера:

? отсутствие нормативно-технической базы функционирования водохозяйственного комплекса и регулирования водопользования (включая пересмотр (совершенствование) технических документов в области строительства;

? отсутствие регулирования использования (резервирование) территорий, потенциально подверженных подтоплению;

? отсутствие регулирования использования водоохранных зон, берегов и дна водных объектов с целью предотвращения загрязнения и истощения водных объектов;

? отсутствие информационного обеспечения органов управления водными объектами, органов региональной власти и органов местного самоуправления данными, которые будут получены в результате проведения фундаментальных и инвестиционных мероприятий;

? отсутствие нормативно-методического обеспечения служб эксплуатации и органов власти субъектов, местного самоуправления нормативными и методическими материалами, регламентирующими правила и порядок действий в случаях экстремального маловодья и экстремально высокой водности (включая современные гидрометеорологические прогнозы, регламентацию процедур распределения воды и использования резервных источников водоснабжения, повышение надежности и эффективности систем водоснабжения);

? наличие бесхозяйных ГТС и отсутствие порядка их обслуживания и безопасной эксплуатации;

? недостаточная сеть государственного мониторинга водных объектов бассейна Азовского моря;

? нечеткое распределение полномочий в области водных отношений между федеральными, территориальными органами государственного управления;

? отсутствие на территориальном уровне единого государственного органа управления в области водных отношений, обладающего всеми функциями управления, включая контроль условий водопользования.

Основой для уточнения проблем организационно-управленческого характера являются:

? проект нормативов допустимого воздействия на водные объекты бассейна Азовского моря (срок окончания 2012 год);

? схема комплексного использования и охраны водных объектов бассейна Азовского моря (срок окончания 2012 год);

? типовые правила использования водохранилищ (приказ МПР № 330 от 24 августа 2010 г.).

Одной из важных составляющих развития водохозяйственного комплекса является обеспечение необходимой информацией о количественном и качественном состоянии водных ресурсов и режиме водных объектов, а также внедрение современных автоматизированных систем и технологий оценки и прогнозирования различных гидрологических явлений, включая развитие опасных природных ситуаций, связанных с вредным воздействием вод.

Существующая сеть государственного мониторинга водных объектов рек бассейна Азовского моря междуречья Кубани и Дона моря, не обеспечивает нормативной плотности постов на реках и не включает необходимые виды мониторинга. Бассейновая сеть мониторинга должна быть расширена и включать следующие, обязательные виды мониторинга: