Геоэкологический анализ водохозяйственных систем Восточного Забайкалья

Актуальность исследования. Вода необходима для существования всего живого на Земле, она является средой обитания, влияет на природные процессы. Кроме того, вода — это универсальный, многоцелевой, а часто и незаменимый ресурс. Обеспечение водой населения, промышленности и сельского хозяйства — одно из условий развития общества. Водоснабжение, представляющее комплекс мероприятий по обеспечению водой различных потребителей и являющееся важной частью водного хозяйства, имеет ряд проблем. Они связаны с несоответствием количества, качества и режима природных вод предъявляемым требованиям. Техническое состояние систем водоснабжения приводит к загрязнению в них воды, а потери воды в процессе транспортировки составляют 10−15% общего водопотребления в л.

России или более 20 км /год (Антропогенные., 2003). Большинство сточных вод, попадающих в водные объекты, не очищаются или очищаются недостаточно, что негативно влияет на качество природных вод. Расположение источников загрязнения вод нередко создает опасность загрязнения питьевой воды. Решение этих вопросов особенно важно, так как непосредственно влияет на здоровье населения. По данным журнала «Мелиорация и водное хозяйство» (№ 3, 1998) более половины населения России потребляют питьевую воду, не отвечающую гигиеническим нормам. Одной из причин возникновения этих проблем является недостаточность знаний о природных процессах и о влиянии на них инженерных технических объектов. Геоэкология, как наука, находящаяся в сфере пересечения естествознания, обществознания и технознания, может внести большой вклад в изучение водного хозяйства.

Геоэкологический анализ водного хозяйства Восточного Забайкалья — необходимая и своевременная задача. Перечисленные проблемы в большей или меньшей степени характерны и для данной территории. Качество поверхностных и подземных вод не удовлетворяют всем требованиям народного хозяйства и населения (Водные ресурсы., 2004). Обеспечение населения Восточного Забайкалья доброкачественной питьевой водой осуществляется не полностью. Удельный вес водопроводов, не отвечающих санитарным нормам и правилам, составляет 18−20%, доля проб питьевой воды, не отвечающих гигиеническим нормативам по санитарно-химическим показателям, равна 20,1% (Государственный доклад., 2003а). В силу исторических, природных, экономических причин в Восточном Забайкалье нет гидроэнергетики, очень слабо развиты водный транспорт, водная рекреация, рыборазведение. Не используются гидроэнергоресурсы, потенциальные запасы которых оцениваются в 82,2 млрд. кВтч (Атлас Забайкалья, 1967). Строительство ГЭС позволило бы улучшить показатели работы энергетики Восточного Забайкалья, условия орошения и обводнения сельскохозяйственных земель, водоснабжения предприятий, а также увеличить минимальные и снизить паводковые расходы рек, уменьшить период промерзания русла. Наибольшее значение имеют гидроэнергоресурсы рек севера, эксплуатация минерально-сырьевых ресурсов которого должна была послужить толчком к строительству здесь ГЭС, а промышленность стать основным потребителем энергии. В южных, юго-восточных, центральных районах не построено ГЭС из-за необходимости сооружения водохранилищ большого объема. Речной транспорт не получил своего развития большей частью из-за природных условий: неравномерный режим рек, продолжительная межень, горный характер рек с перекатами и порогами. Для судоходства пригодно 2790 км, из них эксплуатировалось в 1950;х гг. 1876 км (Недешев, 1960), в 2000 г. 880 км (Читинская область в цифрах, 2002). В настоящее время судоходство осуществляется лишь по реке Шилка, где действует единственная пассажирская линия (Плотникова и др., 2002). Поэтому в Восточном Забайкалье водоснабжение населения, промышленности и сельского хозяйства, водоотведение и очистка сточных вод являются основными функциями водного хозяйства. Для Восточного Забайкалья актуальна также защита от наводнений, которая в работе учитывается при рассмотрении природных особенностей водных ресурсов, влияющих на организацию водоснабжения.

Объект и предмет исследования — водохозяйственные системы Восточного Забайкалья и экологические последствия их функционирования.

Цель исследования — на примере Восточного Забайкалья раскрыть особенности формирования, развития и территориальной дифференциации водохозяйственных систем, возникших в процессе использования водных ресурсов для водоснабжения и водоотведения.

Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих задач:

1. Сформировать представление о водохозяйственной системе как объекте геоэкологического анализа водного хозяйства. Определить цель, задачи и стадии геоэкологического анализа водного хозяйства, обосновать его применение для Восточного Забайкалья.

2. Определить природные и социально-экономические условия и факторы формирования водохозяйственных систем в Восточном Забайкалье.

3. Раскрыть особенности исторического развития, выявить закономерности территориального распределения водохозяйственных систем Восточного Забайкалья.

4. Выделить экологические проблемы водоснабжения и водоотведения в Восточном Забайкалье, проанализировать их причины, разработать геоэкологические основы их решения.

Теоретической и методологической основой исследования послужили работы по водному хозяйству С. J1. Озиранского, С. JI. Вендрова, К. В. Долгополова и Е. Ф. Федоровой, А. П. Голикова, по водохозяйственному районированию — Г. В. Воропаева, Б. Г. Благоверова, Г. X. Исмайылова, по геотехническим системам — В. С. Преображенского, по региональному анализу водных ресурсов и водного хозяйства — JI. М Корытного., J1. А. Безрукова, по геоэкологическому изучению проблем природопользования — А. М. Котельникова, по изучению водных ресурсов.

Восточного Забайкалья и их использованию — А. Т. Напрасникова, К. Г. Тихоцкого, И. А. Зильберштейна, В. Н. Заслоновского, А. П. Чечеля и др.

В работе применялись системный подход, сравнительно-географический, статистический, картографический, исторический методы.

Информационной базой исследования явились литературные и картографические материалы, фондовые и статистические материалы Отдела водных ресурсов по Читинской области и АБАО Амурского БВУ, ГУП «Территориальные геологические фонды», Забайкальского управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, ФГУ «Центр гигиены и эпидемиологии в Читинской области», Читинского областного государственного Комитета Статистики.

Научная новизна исследования заключается в следующем: сформировано представление о водохозяйственной системе как объекте геоэкологического анализапредложен алгоритм геоэкологического анализа водохозяйственных систем региона, определяющий последовательность и содержание стадий исследования проблем функционирования этих систем на основе экологического критериявпервые проведен геоэкологический анализ водохозяйственных систем Восточного Забайкалья, в рамках которого выявлены условия формирования и особенности развития, проведена типизация и оценка экологического состояния водохозяйственных систем, изучено их территориальное распределениеэтот анализ показал высокую степень экологического неблагополучия и его причинывпервые для территории Восточного Забайкалья разработана схема водохозяйственного районирования, вызванная необходимостью выделения территориальных объектов оптимизации водохозяйственной деятельности данной территории.

Результаты исследования могут быть использованы для выявления и изучения проблем водоснабжения и водоотведения, для пространственной и временной привязки мероприятий по их решению, для планирования водохозяйственной деятельности на территории Восточного Забайкалья.

Работа явилась результатом исследований автора, проводимых в Институте природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН в качестве аспиранта и младшего научного сотрудника. Результаты и основные положения диссертации были представлены и обсуждены на научной конференции «Географические исследования в Забайкалье» (Чита, 2002), 3-й международной научно-практической конференции «Забайкалье на пути к устойчивому развитию: ресурсы, экология, управление» (Чита, 2003), XVII Всероссийском совещании «Подземные воды Востока России» (Красноярск, 2003), 3-й межрегиональной научно-практической конференции «Технические науки, технологии и экономика» (Чита, 2003), молодежном экономическом форуме «Молодежь и наука Сибири» (Чита, 2003), международной научной конференции «Природно-ресурсный потенциал Азиатской России и сопредельных стран: геоэкологическое, геоэкономическое и геополитическое районирование» (Иркутск, 2004) 2-й международной конференции «Фундаментальные проблемы изучения и использования воды и водных ресурсов», (Иркутск, 2005). По теме работы опубликовано научных работ общим объемом около 2 п. л.

Структура работы определена поставленными в ней задачами. Она состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

Во введении дается общая характеристика работы.

В первой главе рассмотрены теоретические положения о водном хозяйстве, водоснабжении, геоэкологическом изучении. Определены объект, цели, задачи, стадии геоэкологического анализа водного хозяйства.

Во второй главе анализируются условия и особенности функционирования водохозяйственных систем Восточного Забайкалья, дается классификация и оценивается экологическое состояние этих систем.

В третьей главе рассмотрен метод водохозяйственного районирования и на его основе проводится водохозяйственное районирование Восточного Забайкалья, приводится его схема и характеристика полученных районов.

В заключении излагаются основные результаты исследования.

Проведенные исследования позволяют выдвинуть ряд положений, составляющих предмет защиты:

1. Для комплексного исследования водохозяйственных проблем и научного обоснования их решения необходим геоэкологический анализ водохозяйственных систем, включающий рассмотрение природных, социально-экономических, технико-технологических факторов, исторического развития и территориальной структуры, а также оценку экологического состояния, являющуюся главным показателем эффективности их функционирования.

2. Большинство населения Восточного Забайкалья проживает в водохозяйственных системах с неблагоприятным экологическим состоянием, которое определяется отраслевой спецификой водопользователей, техническим состоянием водохозяйственных сооружений, особенностями водных ресурсов, а также комплексом их взаимосвязей, что необходимо учитывать при водохозяйственной деятельности.

3. Водохозяйственное районирование, проводимое с целью изучения пространственной организации водохозяйственных систем различных типов и выделения их территориальных сочетаний, отражает специфику водохозяйственной деятельности Восточного Забайкалья и служит для разработки рекомендаций по решению проблем рационального использования и охраны водных ресурсов при организации водоснабжения и водоотведения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Водное хозяйство представляет собой отрасль экономики, главными задачами которой являются обеспечение водой населения и хозяйства, создание условий для водопользования и защита от вредного воздействия вод. Не всегда в результате деятельности водного хозяйства достигаются намеченные цели, количество, качество, режим водных ресурсов нередко не соответствуют предъявляемым требованиям, могут происходить явления противоположного действия (загрязнение, истощение водных ресурсов и др.), последствия водохозяйственной деятельности могут создавать трудности для нее самой. Возникающие проблемы требуют всестороннего подхода к их решению. Для геоэкологии первостепенное значение имеют такие особенности отрасли, как ее инфраструктурный характер, воздействие на водные ресурсы, преобразование водных объектов, влияние отрасли на здоровье население, применение технических средств и сооружений. Геоэкологический анализ водного хозяйства представляет собой комплексное исследование водохозяйственных систем (ВХС) с целью выявления и решения проблем рационального использования и охраны водных ресурсов. Он включает в себя изучение условий и факторов, влияющих на возникновение и функционирование ВХС, анализ и определение направления их развития, анализ структуры ВХС, выделение экологически важных связей, оценку экологического состояния, выявление экологических проблем, их причин и возможностей решения. Как объект геоэкологического анализа ВХС представляет собой территориальную систему, возникшую в результате взаимодействия водного хозяйства с водными ресурсами. Она состоит из водоресурсной и водоиспользующей подсистем. Каждая ВХС формируется и развивается в определенных природных и социально-экономических условиях и является результатом взаимодействия трех взаимосвязанных факторов: природного, социально-экономического, технико-технологического.

Так как водоснабжение является одной из основных составляющих водного хозяйства Восточного Забайкалья и имеет ряд проблем, в работе проводится исследование ВХС, цель создания которых — использование водных объектов для водоснабжения и связанных с ним водоотведения и очистки сточных вод. Большинство ВХС Восточного Забайкалья находятся в условиях крайне неравномерного режима речного стока, незащищенных надежно от загрязнения подземных вод. Социально-экономические условия характеризуются большой ролью горнодобывающей промышленности, теплоэлектроэнергетики, большими колебаниями плотности населения и промышленности, наличием одного основного предприятия во многих населенных пунктах.

В развитии водного хозяйства Восточного Забайкалья выделяется четыре этапа. Первый этап характеризуется традиционными видами природопользования, малыми поселениями, использованием водных ресурсов в очень незначительных объемах, без существенного воздействия на них. Второй этап связан с переселением на территорию Восточного Забайкалья русского населения и с началом работы горнодобывающих предприятий. Поверхностные водоисточники используются для промышленных, хозяйственно-питьевых нужд, в качестве транспортных путей и для орошения. Проблемы этого периода заключались в периодическом недостатке поверхностных вод для орошения и производственных нужд. Сооружения для регулирования, транспортирования и накопления воды в некоторой степени спасали положение. Третий этап связан с завершением строительства Транссибирской железой дороги в начале XX в, оказавшей сильное воздействие на развитие Восточного Забайкалья. На данном этапе значительно увеличивается водопотребление и сброс сточных вод. Поверхностные водоисточники не удовлетворяют всех потребностей, более интенсивно используются подземные воды. Характерен недостаток и неудовлетворительное качество воды для водоснабжения промышленности и населения. Решение этих проблем происходило путем привлечения подземных вод, изменения технологий, преобразования поверхностных водных объектов. Четвертый этап начинается с 50-х гг. XX в. Появляются крупные водопользователи (теплоэлектростанции, оросительные системы и др.), возрастает потребление воды промышленностью и населением. Происходит интенсивное развитие водного хозяйства, строительство водохозяйственных сооружений. Проблемы — нехватка ресурсов вод в маловодные периоды, не соответствующее качество природных вод для водоснабжения населения, загрязнение вод из-за сброса стоков и фильтрации вод из техногенных водоемов. Для их решения строятся водопроводные и канализационные системы, очистные сооружения, применяются водосберегающие технологии.

Итак, на начальных этапах используются поверхностные воды сначала в их природном состоянии, затем с применением сооружений для регулирования, транспортирования и накопления воды. Затем начинается интенсивное использование подземных вод. Получает развитие строительство водопроводных и канализационных систем, очистных и других водохозяйственных сооружений.

Главную роль в возникновении ВХС Восточного Забайкалья играют социально-экономические условия региона, а не использование водно-ресурсного потенциала. Структура ВХС отражает природные и социально-экономические условия Восточного Забайкалья. Это проявляется в использовании местных ресурсов без регулирования режима и качества, повышенной доли использования подземных вод, небольших объемах водопользования. Водоиспользующая подсистема не представляет организованный в водохозяйственном смысле комплекс, что проявляется в недостаточном повторном и оборотном использовании вод, отсутствии последовательного водоснабжения, негативном влиянии водопользователей друг на друга, несоответствии технологий местным условиям. Вследствие обратных связей происходит негативное воздействие водопользователей на самих себя через водные ресурсы. При возникновении новых водопользователей необходимо применять технологии, максимально учитывающие местные условия. Особое внимание следует уделять уменьшению воздействия сточных вод, для чего существует несколько возможностей: после очистки использование или сброс в водные объекты, уменьшение удельного водопотребления.

Анализ ВХС населенных пунктов Восточного Забайкалья позволяет сделать вывод об отсутствии комплексности, как при использовании водных ресурсов, так и при использовании водохозяйственных сооружений. Водопользователи чаще негативно влияют друг на друга, что проявляется в изменении количества, качества, режима вод. Это объясняется структурой населенных пунктов, имеющих несколько или одного водопользователя, отсутствием планов развития водного хозяйства, не учетом природных условий и влияния на них водопользователей.

Преобладание предприятий горнопромышленной специализации и большая роль теплоэнергетики приводят к формированию экологически опасных элементов систем. Большинство населения Восточного Забайкалья проживает в ВХС населенных пунктов с неблагоприятным экологическим состоянием. Самый высокий процент населения, проживающих в ВХС населенных пунктов с неблагоприятным экологическим состоянием выявлен в промышленной группе (в основном, в горнопромышленной подгруппе). Причинами экологического неблагополучия чаще всего становится качество воды и состояние технической подсистемы (неподходящая для местных условий технология, несоответствующее правилам строительство и эксплуатация сооружений, отсутствие необходимых сооружений). Для уменьшения и предотвращения возникновения неблагоприятного экологического состояния ВХС населенных пунктов необходимо прекращение влияния промышленного и хозяйственно-бытового водоотведения на водоснабжение, повышение эффективности очистки сточных вод, использование очищенных сточных вод, обязательное соблюдение зон санитарной охраны и водоохранных зон.

При изучении территориальных особенностей распространения ВХС Восточного Забайкалья наблюдаются следующие закономерности. На севере, за исключением зоны БАМ, находится обширная территория с немногочисленными сельскохозяйственными и коммунальными ВХС, объемы л водоотбора и сброса стоков которых очень низки (менее 0,1 млн. м /год). Локальное распространение промышленных и коммунальных ВХС совместно с площадным распространением сельскохозяйственных ВХС, занимает восточную и юго-западные части и зону БАМ. На остальной территории сосредоточены промышленные, коммунальные и сельскохозяйственные ВХС. Водохозяйственное районирование Восточного Забайкалья, совмещающее природные и водохозяйственные критерии, служит для территориального геоэкологического анализа проблем водоснабжения и водоотведения. Его целью является изучение пространственной организации водохозяйственных систем различных типов, а также выделение их территориальных сочетаний. Водохозяйственные районы имеют определенную степень неоднородности, объясняющуюся различиями входящих в них ВХС и природными различиями. В районах выделяются крупные водопользователи, влияющие на водохозяйственную структуру района и имеющие особое значение при выявлении и решении водохозяйственных проблем, планировании развития водного хозяйства района. Полученная сетка водохозяйственных районов отражает специфику водохозяйственной деятельности Восточного Забайкалья, а каждый водохозяйственный район можно рассматривать как объект планирования водохозяйственной деятельности и разработки рекомендаций по решению проблем рационального использования и охраны водных ресурсов при организации водоснабжения и водоотведения.