Водохранилища Волжско-Камского бассейна

Состояние водохранилищ

На Волге и Каме построен каскад ГЭС (11 ГЭС) водохранилищ и плотин с целью улучшения судоходства, водоснабжения, энергетики (общая мощность ГЭС - 13,5 млн кВт). Общая площадь водохранилищ – 25,4 тыс. км² (площадь волжских водохранилищ – 19,8 тыс. км²), общий объем накопленных в них вод -184,8 км³ (объем волжских водохранилищ - 150 км³). Самыми крупными водохранилищами Волжской системы являются Куйбышевское (Самарское), Волгоградское и Рыбинское.

Куйбышевское водохранилище образовано плотиной Волжской ГЭС им. В.И. Ленина на р. Волге на территории Куйбышевской, Ульяновской областей, Татарской АССР, Марийской АССР и Чувашской АССР. Заполнение происходило в течение 1955-1957 гг. Характеристика водохранилища: площадь - 6450 км², объём - 58 км³, длина по руслу Волги - 580 км, наибольшая ширина - 30 км; средняя глубина - 9 м, наибольшая - 39 м, размах колебаний уровня - 6 м. По природным условиям и режиму делится на участки: Приплотинный, Центральный, Волжский, Камский и Черемшанский. Куйбышевское водохранилище осуществляет сезонное регулирование стока. Питание преимущественно снеговое. Замерзает в ноябре - начале декабря, вскрывается в апреле - реже в начале мая. Создано в интересах энергетики, водного транспорта, ирригации и водоснабжения. Гарантированные глубины на Волге и Каме в пределах подпора увеличились на 0,9 м. Водами Куйбышевского водохранилища орошается около 1 млн га сельскохозяйственных земель. На берегах Куйбышевского водохранилища расположены промышленные города (Казань, Ульяновск, Чебоксары, Тольятти, Сенгилей, Димитровград, Чистополь, Зеленодольск, Волжск), много домов отдыха, санаториев, баз туризма, охоты, рыбной ловли и водного спорта.

Это водохранилище-аккумулятор. До 97% всех взвешенных веществ, ежегодно поступающих в водохранилище, осаждаются на дно, формируя донные грунты. Скорость осадконакопления в сред­нем по водохранилищу составляет 4 мм/год. Мощность илистых отложений, накопившихся за годы существования водоема, зави­сит от геоморфологии дна и местных гидродинамических условий, она меняется от нескольких миллиметров до 97 см.

Поступающие сточные воды (промышленные и коммунальные) способствуют эвтрофикации водохранилища.

Взвешенное вещество в Куйбышевском водохранилище образуется от разрушения почв и берегов, раз­ложения древесины затопленных растений и атмосферных взвесей, выпадающих на водную поверхность.

Через три десятка лет после заполнения Куйбышевское водохра­нилище превратилось в застойный бассейн, заселенный густой мас­сой сине-зеленых водорослей. Отмирая и разлагаясь на дне водо­ема, они поглощают растворенный кислород, насыщают воду углекислым газом и в небольших количествах сероводородом, делают ее мертвой, непригодной для существова­ния организмов. Эти отравлен­ные воды сбрасываются вниз по Волге.

Характерными загрязняющими веществами Куйбышевского водохранилища в 2005 г. остались соединения меди и цинка.

По данным ГУ «УГМС Республики Татарстан», наблюдения на Куйбышевском водохранилище в пункте контроля г. Зеленодольск показали, что в 2005 г. качество поверхностных вод в этом районе соответствовало 4-му классу разряда «а» («грязные»), удельный комбинаторный индекс загрязненности воды (УКИЗВ) по пункту в целом составил 4,35 (в 2004 г. УКИЗВ – 4,54). Превышение ПДК наблюдалось по 11 ингредиентам химического состава воды. Загрязненность воды определялась как «характерная» по биохимическому и химическому потреблению кислорода, соединениям меди и азоту нитритному, как «устойчивая» – по летучим фенолам и нефтепродуктам, как «неустойчивая» – по соединениям железа общего, цинка и марганца. Наибольший вклад в общую оценку степени загрязненности воды, как и в 2004 г., вносили соединения меди. Общий оценочный балл этого ингредиента составил 9,64, что относит его к критическим показателям загрязненности воды, т. е. КПЗ = 1. По сравнению с 2004 г. содержание меди увеличилось в районе Зеленодольска до 5,1 ПДК (2004 г. – 3,9 ПДК). Среднегодовая концентрация соединений меди составила 5,1 ПДК, максимальная 12,2 ПДК, азота нитритного 1,6 и 6,9 ПДК соответственно, летучих фенолов 1,2 и 4,0 ПДК /10/.

В 2005 г. в воде Куйбышевского водохранилища возросла частота случаев превышения ПДК фенолами практически до уровня 2002 г. (П₁=55 %). Среднегодовые концентрации фенолов находились, как правило, в пределах 1-2 ПДК, у г. Ульяновск до 3 ПДК, г. Набережные Челны и Нижнекамск 4 ПДК при максимальной концентрации 9 ПДК. Среднегодовые концентрации соединений меди в воде водохранилища не превышали 3-7 ПДК, максимальные достигали 20-31 ПДК (с. Красное Таушево, выше г. Чистополь). Уменьшилась повторяемость числа случаев превышения ПДК соединениями цинка от 67 до 37 %. Качество воды притоков Куйбышевского водохранилища оценивалось интервалом от «загрязненной» до «грязной» /15/.

Рыбинское водохранилище образовано плотинами Рыбинского гидроузла, построенными на рр. Волге и Шексне, на территории Ярославской, Вологодской и Калининской областей. Заполнялось в течение 1941-1947 гг. Характеристика водохранилища: площадь - 4580 км², объём -25,4 км³, длина по руслу Волги - 110 км, по Мологе - 226 км и Шексне - 328 км, наибольшая ширина - 60 км, средняя глубина - 5,6 м. Водохранилище состоит из широкого центрального плёса и трёх суживающихся вверх по течению плёсов - Волжского, Моложского и Шекснинского. Уровень водохранилища колеблется в пределах 4-5 м, оно осуществляет сезонное регулирование стока. Водохранилище создано в интересах энергетики, водного транспорта (часть Волго-Балтийского водного пути), рыболовства, водообеспечения. На берегах водохранилища расположены промышленные города Череповец, Весьегонск, Углич, Пошехонье-Володарск и Рыбинск.

Рыбинское водохранилище оказывает влияние на климат окружающей территории, оно минимум на неделю затягивает приход лета, вероятность заморозков со­храняется до 15 июня, в обширной прибрежной полосе период ак­тивного роста трав и деревьев сократился на 4-5 дней.

Мелководные участки с глубинами менее 2 м занимают пятую часть площади Рыбинского водохранилища (около 900 км²). С точки зрения природопользования строительство Рыбинской ГЭС и создание Рыбинского водохранилища было нерациональным. Рыбинское водохранилище зато­пило богатейшее в сельскохозяйственном отношении междуречье Шексны и Мологи (4550 км² плодородной зем­ли), где получали высокие урожаи ржи, в поймах этих рек располагались богатейшие разнотравные луга и пастбища. Рыбинская ГЭС, по современным меркам, маломощна, за год вырабатывается энергии немногим более 1 млрд кВт-ч. От этой электростанции в СССР получали меньше 1% электроэнергии.

Режим подтопления, созданный водохранилищем, сказывается на окрестных лесах. В Дарвинском заповеднике, выходящем на берега Рыбинского водохранилища, 80% лесов - сосновые боры. На борах, занимающих возвышенные места, подъем уровня сказался положительно. Корни сосен получают больше влаги, ежегодный прирост древесины увеличивается. В нижнем ярусе растительного покрова лишайники уступили место влаголюбивым мхам. Режим подтопления приводит к подъему уровня грунтовых вод, 4/5 всей площади лесов в заповеднике заболочены или заболачиваются. Замедленно идут процессы фотосинтеза /8/.

Волны из года в год подмывают высокие песчаные берега. На низменном побережье волны ежегодно отвоевывают у суши до 5 м береговой полосы, это соответствует 1 км² потерянной земли.

Опыт сухого лета 1998 г. показал, что на участках, где вода отсту­пила, начала быстро расти трава. Таким образом, на этой территории частичное вос­становление загубленных сельскохозяйственных угодий вполне воз­можно.

Иваньковское водохранилище (Волжское водохранилище или «Московское море») расположено в юго-восточной части Калининской области. Создано в 1937г. в результате строительства Иваньковского гидроузла на р. Волге. Имеет площадь 327 км², объём 1,12 км³, среднюю глубину 3,4 м, наибольшую - 19 м. По природным условиям и режиму делится на 3 части, называемые Иваньковским, Волжским и Шошинским плёсами. Уровень воды колеблется в пределах 4,5 м. Служит для водоснабжения г. Москвы, обеспечения водой судоходного канала им. Москвы и обводнения р. Москвы. На водохранилище ведётся промысловый лов рыбы (лещ, щука, судак), охота на водоплавающих птиц, используется в рекреационных целях. На водохранилище расположены города Конаково, Калинин.

В последние десятилетия экологическое состояние Иваньковского водохранилища ухудшилось по причине интенсивной эксплуатации и неко­торых природных особенностей (значительная площадь водного зер­кала при небольшой глубине). В результате сильного зарастания и постоянно возрастающего антропогенного загрязнения в воде уве­личивается содержание взвешенных и растворенных органических веществ, соединений азота, фосфора, железа, тяжелых металлов, ухудшаются бактериологические показатели.

На качество воды во­дохранилища влияют заболоченность бассейна, обширные мелко­водья, летний прогрев и цветение водоема.

В водохранилище по­ступают сточные воды промышленности и населенных пунктов, у которых очистные сооружения не везде работают удов­летворительно, особенно у объектов, расположенных на притоках водохранилища (р.Таратынка, р. Сучок, р. Созь и др.). Именно в притоках обнаружено вы­сокое содержание нитратов, сульфатов, хлоридов, нефтепродуктов. Там же отмечено повышенное, по сравнению с самим водохрани­лищем, зацветание воды.

Состояние экосистемы водохранилища напрямую связано с загрязненностью атмосферы. Например, в 1997 г. Конаковская ГРЭС и г. Конако-во выбросили в атмосферу 31,8 тыс. т загрязняющих веществ, с каждым годом количество выбросов возрастает.

Во все гидрологические сезоны в водохранилище отмечается значитель­ное превышение ПДК по нефтепродуктам (в районе г. Конаково - 5-12 ПДК). В зимнее время здесь же отмечается повышен­ное содержание аммонийного азота - до 0,6 мгл/л.

В засушливые годы гидрологический режим водохранилища от­личается рядом особенностей. Малое количество осадков и высо­кие температуры воздуха вызывают быстрый прогрев воды на мел­ководьях, вода «зацветает», во многих местах у берегов из водо­рослей образуются сплошные круги синего цвета (1997 г.). При этом поверхностные слои воды перенасыщаются кислородом из-за интенсивного развития процесса фотосинтеза. Содержание БПК₅ в таких районах превышает норму в 4-5 раз /8/.

В Иваньковском водохранилище уменьши­лась популяция ценных хищных рыб (судак, щука). Возросло значение карповых, главным образом леща и плотвы.

Чебоксарское водохранилище - самое молодое водохранилище на Волге, созда­но в 1980-1982 гг. Характеристики водохранилища: площадь - 2190 км², объем - 13,85 км³, длина - 341 км, максимальная шири­на - 16 км. Проектная мощность Новочебоксар­ской ГЭС - 1400 МВт, среднегодовая выработка электроэнергии со­ставляет 3,31 млрд кВт-ч. Создано в интересах получения энергии, улучшения условий судоходства и водоснабжения расположенных на его берегах промышленных го­родов.

Сегодня происходит усиленное органическое загрязнение водохранилища: по показателю БПК₅ водоем относится к гряз­ным, по окисляемости - к очень грязным, по содержанию раство­ренного кислорода - к загрязненным.

Ухудшение качества вод Чебоксарского водохранилища связано с несколькими причинами. Во-первых, Волга выше водохранилища испытывает высокую антропологическую нагрузку. Во-вторых, отрицательное воздействие оказывает ухудшение гидрологического режима, вы­званное образованием обширных мелководий, осаждением органи­ческих и вредных веществ, более интенсивным накоплением дон­ных отложений и др. Ухудшение режима способствует развитию та­ких негативных процессов, как цветение воды, уменьшение содер­жания растворенного кислорода и пр.

Чебоксарское водохранилище еще не заполнено до проектной отметки. Выход на нее (подъем воды на 2 м) вызовет увеличение площади затопления, в том числе пахотных массивов, уже исчезли пойменные леса и луга. Новое затопление может привес­ти к развитию процессов гниения воды и массового размноже­ния некоторых видов насекомых - переносчиков инфекций. Подъем уровня грунтовых вод вдоль берегов вызовет смену на боль­ших площадях растительных сообществ, в том числе лесных. Уже при современном уровне отмечено заболачивание лесных терри­торий в Заволжье как вблизи берега (на удалении до 500 м), так и на значи­тельном расстоянии - до 12 км. Изменяется водный ре­жим почвы, усыхают деревья. В первую очередь пострадают березы и сосны /8/.

Причиной гибели еловых насаждений по левому берегу водохранилища связывают с тяжелыми металлами, выпадающими с атмосферными осадками, они накапливают­ся в воде, почвах, хвое. В водах рек Волжского бассейна содержание тяжелых металлов, нефтепродуктов, фенола нередко превышает ПДК в 5-7 раз. Чебоксарское водохранилище негативно вли­яет на береговую растительность.

Наиболее характерные изменения в экосистеме водохранилища за годы его существования: ухудшение газового режима, увели­чение содержания в воде аммиака и минерального фосфора, цве­тение воды, изменения в составе ихтиофауны, появление новых водных организмов - питающихся органическими загрязнениями, увеличение числа детритофагов.

В водохранилище сокращается численность ценных промысловых рыб. Ряд видов (севрюга, шип, волжская сельдь, белорыбица, каспийский лосось и др.) полностью исчезли из Чебоксарского и Куйбышевского во­дохранилищ. Уменьшение скорости течения привело к сильному со­кращению численности стерляди.

Промышленные предприятия Нижнего Новгорода (судостроительный, нефтеперерабатывающий заводы и др.), сбрасывают в Волгу огромное количество сточных вод. Особенно большой вред наносит экосистеме водохранилища сброс аммонийного и нитритного азота.

Серьезное ртутное загрязнение воды выявлено в придонных горизон­тах водохранилища (10 ПДК).

В придонных слоях в районе Новочебоксарского порта обнару­жены концентрации цинка и ртути, в десятки раз превышающие ПДК, концентрации меди, превышающие ПДК более чем в сто раз. Илы загрязнены солями мышь­яка (5-10 ПДК).

В водохранилище обнаружены участки с радиоак­тивным загрязнением, с повышенными концентрациями цезия-134 и цезия-137, установлено присутствие искусственных ра­дионуклидов (рутений-106, барий-104, кобальт-60). Исследование воды на бета-активность выявило радиоактивное пятно в устье р. Цивиль, вблизи Новочебоксарского ПО «Химпром», где из­лучение превышает фоновое в 20 раз /8/. Гидрохимики считают, что это связано либо с разовым выбросом бета-излучающих радио­нуклидов (например, стронция-90), либо с наличием радоновых источников.

На качество водной среды влияет относительная мелкость водохранилища. Общепризнано, что для равнинных водохранилищ участки с глу­бинами до 2 м не должны превышать 15-20% от общей площади зеркала водохранилища. При заполнении Чебоксарского водохра­нилища этот принцип был нарушен, мелководья состав­ляют 35-40% всей площади акватории. Это приводит к установле­нию застойного режима, при котором процессы самоочищения рез­ко замедляются, а на некоторых мелководных участках затухают вовсе. Чебоксарское водохранилище служит гигантским отстойни­ком для всего Окского бассейна. Оно задерживает большую часть поступающих из крупного волжского притока токсикантов. Однако может произойти залповый выброс всевозможных загрязнителей и переход их из законсервированного в илах состояния в растворимое. Именно так случилось в мае - июне 1996 г., когда в водохранилище отмечались массовые заморы рыбы /8/.

В Чебоксарском водохранилище происходит разрушение берегов. Вследствие нерешенности вопроса об уровне водохранили­ща берегоукрепительные сооружения не были построены. Подмы­вы и обрушения берегов регулярно происходят в Республике Ма­рий Эл (в районе г. Васильсурска), в Кстовском, Лысковском, Борском и Воротынском районах Нижегородской области.

Для Чебоксарского водохранилища в 2005г. характерна достаточно устойчивая загрязненность воды соединениями меди до 3-8 ПДК, железа до 1-6 ПДК, цинка до 1-2 ПДК. В створах водохранилища у г. Нижний Новгород и г. Кстово наблюдались высокие концентрации аммонийного азота, марганца, железа - до 7 ПДК. В целом вода водохранилища характеризуется как «загрязненная». Наиболее загрязнена в бассейне Чебоксарского водохранилища р. Инсар (оценивается как «грязная»), особенно у г. Саранска /10, 15/.

Водохранилищами Волги и Камы затоплено более 3,5 млн га зе­мель. Более 50-70 тыс. га потеряно за последние 30 лет от разру­шения берегов на водохранилищах Волги. Потери воды на дополнительное испарение с поверхности водохранилищ Волжско-Камского каскада составили 3,61 км³. Около 22,9 км³ воды было сработано из водохранилищ этого каскада в течение года.

Волга превратилась в цепь слабопроточных водоемов-водохранилищ. До строительст­ва плотин вода от Рыбинска до Волгограда добегала за 50 суток, сегодня - за полтора года. По всей гидрографической системе Волги водообмен уменьшился в 12 раз. Из 151 тысячи притоков реки исчезло более 30%. Все естественные химические, физические и биологические свойства Вол­ги изменились коренным образом. Река стала иным природным телом, чем была до возведения каскада ГЭС. Верховья тысяч ее речек и ручьев от­ступили от их естественных истоков на десятки километров. Из-за клима­тических причин и безвозвратного водопотребления сток Волги, которая несет в Каспий в среднем 240 км³ воды в год, с 1946г. по 1986 г. умень­шился на 35 км/год /9/.

До 1950-х гг. Волга была питьевой рекой. Но ее естественная очищаемость снизилась в десятки раз, на большом протяжении река стала анти­санитарным водоёмом. Естественным образом в волжскую воду ежегодно обрушивается 350 млн тонн земли. Из-за этого мутность в прибрежной зоне в непогоду составляет 100 тыс. мг/л. Это превышает в 1,5 раза мутность воды в самой мутной реке мира Хуанхэ. Зарегулирование стока реки плотинами снизило скорость течения, замедлило водообмен, в результате чего из-за различных загрязнителей, поступающих в слабопроточные водоемы, на­чало бурно развиваться «цветение» воды с появлением сине-зеленых водорослей.

В Волгу поступает 20 км³ сточных вод в год. Воду в реке сильно загрязняют прибреж­ные города. Бассейн Волги перенасыщен предприятиями энергетики, химической, нефтегазохимической и нефтегазодобывающей промышленности, маши­ностроительными, металлургическими и др. В регионе очень высока плотность магистральных трубопроводов, транспортирующих нефть, нефтепродукты, газ. В 1980-е гг. в Волгу сливалось 40% всех неочищенных стоков России, ежегодно поступало около 370 тыс. т органики, 13 тыс. т нефтепродуктов, 45 тыс. т азота, 20 тыс. т фосфора. Загрязняющие вещества, поступающие от предприятий в атмосферу, оседают на водосборном бассейне.

Из-за сильного загрязнения воды происходит массовая гибель ценнейших видов рыб, в первую очередь осетро­вых. В рыбе высокое содержание хлорорганических пестицидов, нефтепродуктов, тяжелых металлов.

Водохранилища изменили температурный ре­жим Волги. Лед стал таять весной гораздо позже. Зимой подо льдом присутствует недостаточное количество кислорода.

В докладе МПР «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2005 году» и в обзоре Росгидромета «Обзор загрязнения природной среды в Российской Федерации за 2005 г.» приводятся сведения об экологическом состоянии волжских водохранилищ /10, 15/.

Общая схема спасения волжских водохранилищ связана с наведением чистоты в водосборном бассейне, внедрением оборотной системы водопользования в про­мышленности, уменьшением токсичнос­ти промышленных стоков при изменении техно­логии и усовершенствовании системы доочистки сбрасываемых в водоем промышленных стоков. Опыт восстановления экосистем сильно загрязненных рек (Темза и Рейн) показывает реальность такого подхода.