16.Классификация водотоков и водоемов применительно к их охране

Основной целью классификации является установление катего­рий и классов водотоков и водоемов, отражающих их природные особенности, для обеспечения наиболее эффективной разработки природоохранных мер а интересах охраны и рационального исполь­зования водных ресурсов.

Классификация водотоков и водоемов является составной частью обшей классификации объектов единого государственного водного фонда, разработанной о Государственном гидрологическом институте при участии ряда научно-исследовательских институтов. Принципы и схема классификации разработаны А. М. Владими­ровым. Работы но классификации завершены созданием ГОСТа «Охрана природы. Гидросфера. Классификация водных объектов».

В основу деления водотоков (река, канал, ручей, родник) и водоемов (озеро, водохранилище, пруд) на классы и категории положены режимные и морфометрнческие особенности рассматри­ваемых объектов. Критериями классификации служат типичные признаки, отражающие эти особенности и выражаемые набором характеристик, непосредственно определяющих условия формиро­вания количества н качества воды.

Каждая' характеристика подразделяется на категории, пока­зывающие различия в размерах объекта и условиях его режима, водообмена и др. Сочетание категорий данного признака пока­зывает частные условия режима водного объекта и отражается разрядом. На первое место выдвигаются категории и разряды, отражающие наиболее неблагоприятные условия формирования стока и качества воды.

Набор признаков, вес каждого из которых отражается раз­рядом, позволяет определить подкласс и класс водотока, т. е. сумма соответствующих весовых индексов данной категории дает разряд, а сумма разрядов —класс с подклассом.

При классификации водотоков используются следующие харак­теристики: географическая зона, сезон года, период действия во­дотока, характер- меженного периода (его продолжительность, устойчивость), наличие пересыхания, перемерзания или ледостава, площадь водосбора, расход воды, скорость течения, колебания уровня воды, температура воды. Эти характеристики в основном учитывают в количественной форме. Так, расход воды, скорость течения, температура воды н амплитуда колебания уровня вычис­ляются как средние многолетние характеристики за меженный период (или период низкого стока).

Для водотоков выделяется три класса и два подкласса в каж­дом классе. К классу I относятся большие и очень большие реки с большой водностью. Класс II включает преимущественно сред­ние реки со средней водностью. Класс III — малые реки. Река с большой площадью водосбора, но малой водностью попадает в класс II, а средняя река, но с большой _водностью в класс I.

Водотоки, находящиеся в зоне недостаточного увлажнения, имеющие продолжительный и устойчивый меженный период, не­большую скорость течения и значительное снижение уровня в ме­женный период, а также высокую температуру воды, выделяются в подкласс А.

Водотоки, которые находятся в зоне избыточного или перемен­ного увлажнения и в летне-осенний сезон имеют больший мини­мальный сток, чем в зимний, не пересыхают и не перемерзают, имеют короткую или прерывистую межень, большую скорость тече­ния и незначительное снижение уровня в меженный период, а также невысокую температуру воды в этот период, выделяются в подкласс Б.

Различие между подклассами учитывается весовыми индексами и весовыми категориями. Чем меньше номер разряда, тем хуже условия формирования количества и качества воды. Поэтому в подкласс А попадают водные объекты преимущественно 1-го разряда, а в подкласс Б —преимущественно 2-го или 3-го разряда.

При классификации водоемов используются следующие харак­теристики: площадь зеркала, объем, максимальная глубина, коле­бания уровня, температура воды, продолжительность ледостава, стратификация, вертикальная циркуляция, водообмен. Эти харак­теристики разбиваются на категории (например, большая, средняя, малая) с соответствующим количественным критерием. Величина гидрологических характеристик устанавливается по многолетни*) данным, а для водохранилищ—в зависимости от степени регули­рования по многолетним или годовым характеристикам.

Для водоемов выделяются четыре класса и два подкласса в каждом классе. При этом используются те же принципы выделе­ния, что и для водотоков.

Применение вышеизложенных принципов экспертно-балльной оценки, учитывающей вес данной характеристики водного объекта с рассматриваемых позиций его охраны от загрязнения) засорения и истощения, позволяет достаточно объективно и быстро опреде­лить класс водного объекта, а при выполнении массовых операций по классификации водных объектов использовать ЭВМ.

Такой подход позволил классифицировать весьма разнородные объекты водного фонда СССР (водотоки, водоемы, устьевые об­ласти рек, ледники, подземные воды и моря) по единому принципу с использованием одинаковой схемы классификации.

Изложенную схему классификации целесообразно рассмотреть подробнее на примере классификации водотоков. Наиболее небла­гоприятные условия для формирования хорошего качества воды, а следовательно, и для сброса сточных вод в водотоки существуют в маловодную фазу стока, т. е. в меженный период, когда в реках резко уменьшается расход воды и скорость течения. Поэтому спо­собности потока разбавлять сточные воды резко снижаются.

Меженный период на реках СССР наблюдается в зимний и лет­не-осенний сезоны. Большая часть рек имеет наименьшую водность в зимний меженный период, продолжительность которого может составлять до 6—7 месяцев. Поэтому наличие малых расходов воды в течение длительного времени в реке, покрытой льдом, очень сильно ограничивает ее самоочищающую способность.

При этом период меженного стока является устойчивым, если он не прерывается паводком. В случае отсутствия какого-либо явления (ледостав, пересыхание и т. п.) весовой индекс приравнивается к нулю.

Класс водотока, показывающий его водность и размеры, н подкласс, от­ражающий условия формирования стока воды и самоочищающие способности потока, устанавливаются по табл.

Классификация водных объектов по качеству вод, отражающая уровень их загрязненности, позволяет оценить возможности ис­пользования речных и озерных вод. Например, снижение категории водного объекта по качеству воды будет свидетельствовать, с од­ной стороны, о необходимости сокращения видов водопользования, а с другой — об усилении природоохранных мер в отношении этого объекта. В основу классификации могут быть положены комплекс­ные нлн комбинированные показатели качества воды, например гидробиологические или гидрохимические.

Формирование качества вод в маловодный период года

Многолетние и сезонные колебания речного стока и запасов пресных вод в водоемах обусловливают большую неравномерность распределения во времени величины и количества водных ресур­сов. Наибольшие затруднения с водообеспечением создаются в ма­ловодные периоды, когда на реках наблюдается резкое уменьше­ние расходов воды (меженный период, или период низкого стока), а в озерах — падение уровня. Меженный период на реках СССР может длиться в течение летне-осенне-зимнего сезонов, состав­ляя по продолжительности 6—8 месяцев и более. Меженный, а тем более минимальный сток в этот период в десятки и даже сотни раз меньше стока половодий и паводков. Очень неравномерно рас­пределен минимальный сток по территории, уменьшаясь с севера на юг. в десять раз.

Неравномерность распределения запасов пресных вод во вре­мени и по территории при длительном периоде низкого стока, ли­митирующего водопотребленне, наряду с увеличением объема сточ­ных вод обусловливает необходимость комплексной разработки проблемы водообеспечения с учетом количества и качества воды при одновременном соблюдении интересов охраны водных объек­тов. При этом необходимо иметь достаточно ясное представление о формировании качества воды в период низкого стона.

Качество воды — явление многофакторное и должно изучаться с различных позиций. Одним из важнейших факторов является водный режим рек, его изменение во времени и по территории и связанные с этим изменения химического состава поверхностных вод, что в свою очередь влияет на биологический режим водотоков.

Воднпгт*. рек ч маловодный период лимитирует де только ко» личество воды, врзможное_лля ...использования ^^хозяйственных целях, но и ограничивает сброс в .реки _стояных..врд,. даже условно чистых, поскольку способности водотоков в отношении разбавле-^-ния этих вод и самоочищения являются наименьшими в маловод­ный"" период." Поэтому при оценке разбавляющей способности, реки за^_расчетный_обычно принимается минимальный расход воды 95 %-ной обеспеченности, как соответствующий наихудшим усло­виям для формирования качества воды.

Пригодность воды для удовлетворения нужд народного хозяй­ства устанавливается путем оценки ее химических, физических н биологических показателей. Из гидрохимических характеристик наиболее яркими являются такие, как минерализация, ионный состав и количество органических веществ. Естественно, что эти показатели не всегда являются достаточными, поскольку требования к качеству воды определяются видом водопользо­вания.

Наиболее строгие нормы качества воды предусмотрены при использовании рек для питьевого водоснабжения, исключая от­дельные виды промышленного водопотребления (химическая, цел­люлозно-бумажная). Для технологических нужд используется вода, к которой предъявляются обычно значительно меньшие тре­бования в отношении качества. При этом основное внимание уде­ляется оценке жесткости и агрессивности, как наиболее вредным ее свойствам, особенно при употреблении воды в паросиловых установках или при охлаждении агрегатов. Требования к качеству воды, используемой в сельском хозяйстве и животноводстве, не­сколько снижены по сравнению с питьевой водой по таким пока­зателям, как цветность, прозрачность, запах.

Общие требования к составу и свойствам воды в местах водо­потребления и водопользования нормируют ее минерализацию, концентрацию посторонних примесей (взвешенные вещества), со­держание растворенного кислорода и биохимическую потребность в нем (БПК). водородный показатель (рН), цвет, запах, темпе­ратуру, отсутствие возбудителей заболеваний и безвредность в от­ношении содержания ядовитых и радиоактивных веществ.

С гидрохимических позиций качество воды чаще всего оцени­вается по таким основным показателям, как ее минерализация, жесткость, агрессивность, наличие органических веществ, биоген­ных соединений и вредных примесей. О качестве воды можно судить и по гидробиологическим признакам: на основании данных о видовом составе гидробионтов с учетом количества присутствую­щих в воде органических и токсичных веществ.

Одннм'из основных показателей качества" воды, важнЫм~~~длй" многих водопотребителей (коммунально-бытовое, промышленное, сельскохозяйственное и др.). является естественная минерализа­ция воды. Она непосредственно связана с расходом воды в реке и зависит от водного режима водотока. С уменьшением расхода воды наблюдается интенсивное увеличение ее минерализации, до­стигающее максимальных значений при наибольшем истощении речного стока, т. е. при его минимальном значении, особенно з слу­чае питания рек из глубоких водоносных горизонтов, заключенных в легко.растворимых гидрокарбонатных породах. Поэтому чем ббльшую долю в речном стоке составляют воды глубоких водонос­ных горизонтов, тем выше его минерализация. В районах, имею­щих однородное геологическое и гидрогеологическое строение и одинаковый водный режим, наблюдается достаточно тесная зави­симость по территории между минерализацией рек и нх расходами воды. Такие связи представляют большой интерес при оценке есте­ственной минерализации неизученных рек с использованием дан­ных о стоке.

Изменение минерализации вод на обширных территориях происходит в больших пределах. Так, на реках европейской части СССР минерализация вод изменяется в 15—20 раз с севера на юг. Ее наименьшее значение наблюдается в зоне избыточного увлажнения, а наибольшее —в зоне недостаточного увлажнения. В этом же направлении увеличивается глубина залегания водо­носных горизонтов, дренируемых реками, и величина эрозионного вреза нх русел, повышается минерализация подземных вод.