София Романова - Бессточные водоемы Казахстана. Том 1. Гидрохимический режим

• Название: Бессточные водоемы Казахстана. Том 1. Гидрохимический режим
• Автор: София Романова
• Жанр: Образовательная литература

Настоящее учебное пособие – первая книга, в которой излагается материал по вопросам гидрохимии и гидроэкологии естественных (озеро Балкаш) и искусственных (водохранилища-охладители) бессточных водоемов Казахстана. На основе многолетних комплексных полевых и лабораторных исследований выявлены основные закономерности формирования их гидрохимического режима, а также факторы его определяющие. Показано влияние континентальности климата на гидрохимию водоемов, выявлены отличительные особенности водоемов аридной зоны по сравнению с таковыми гумидных областей, доказана исключительная самоочищающая способность природных вод Казахстана. Выяснена роль антропогенных факторов на протекание гидрохимических процессов в водоемах (карбонатообразование, карбонатонакопление, сорбция – десорбция, накипеобразование, катионный обмен, метаморфизация химического состава и др.). Приведены контрольные вопросы и упражнения для подготовки к рубежному контролю.

Рассчитана на научных сотрудников, работающих в области гидрохимии, гидроэкологии, гидробиологии, гидрологии и специалистов других областей народного хозяйства, связанных с изучением и использованием водных ресурсов. Книга будет полезной и для студентов, аспирантов и преподавателей ВУЗов химических, географических и экологических специальностей.

---

1) в средний по водности год: а) осадки на водную поверхность – 231 мм, в том числе за: IV-X месяцы – 180 мм; XI- III – 51 мм; б) годовой сток с площади водосбора – 0,9 . 106 м3; в) годовое испарение с водной поверхности – 85 см, в том числе за IV-X месяцы 62 см.

2) год 95% обеспеченности (маловодный): а) осадки на водную поверхность – 90 мм, в том числе за IV-X – 60 мм; за XI- III – 30 мм; б) годовой сток – 0; в) испарение с водной поверхности – 93 см в год.

3) год 1% обеспеченности (многоводный): а) осадки на водную поверхность – 538 мм, в том числе за IV-X – 416 мм, XI- III -122 мм. Испарение в водной поверхности -22,4 см в год.

Наполнение водохранилища и восполнение безвозвратных потерь возможно осуществлять из КЕК, в водном балансе которого учтены необходимые расходы для ЭТЭК: в летний период расход воды не более 75 м3/с, в зимний около 42 м3/с.

Начиная с 1977 г. ложе оз. Жанкельды было дважды промыто водой КЕК по принципу «наполнение-сброс»: за период с 23 сентября 1977 г. по 12 июня 1979г. произведено поэтапно 5 сбросов воды в оз. Карасор общим объемом 21,29х106 м3, с ним сброшено солей около 467 тыс. т. С 8 октября 1979 г. началось эксплуатационное заполнение водохранилища ЭГРЭС – 1, которое закончилось к 28 ноября 1979 г.

Озеро Шандаксор в 1977 г. было разделено на три основных котловины, годовая амплитуда уровня в которых составила 50-65 см. Амплитуда уровня на оз. Карасор составила 38 см, глубина воды не более 5 см. Сток воды в половодье 1977 г. по логу Актасты наблюдался только с 28 марта по 20 апреля и составил 1,15х106 м3, что близко к среднегодовым величинам. Амплитуда уровня в это время возрастает до 106 см, средняя мутность воды – до 239 г/см3 при среднегодовом расходе наносов 0,009 кг/сек.

С момента ввода в эксплуатацию ВО ЭГРЭС-1 сотрудниками КазНИИЭ проводились измерения уровня воды, объема подпитки и других статей водного баланса. Поскольку для водоемов такого типа впервые применена плановая схема совмещения мест донного забора и поверхностного сброса циркуляционной воды (совмещенная схема) с использованием эффекта температурной стратификации, гидрологические исследования представляют как теоретический, так и практический интерес. Так, за период с сентября 1983г. по август 1984 г. уровень воды поддерживался на отметке 158,17 м БС (по проекту 158,5 м), а средняя величина мощности станции достигла 1500 мВТ (по проекту 400мМВТ). Площадь ВО ЭГРЭС-1 -19,5 км2, средняя глубина 4,6м, циркуляционный расход воды на охлаждение конденсаторов турбин при 8 энергоблоках – в среднем 120 м3/с.

Выполнен также расчет слагаемых уравнения водного баланса за период с IX 1983 по VIII 1984 гг. по месячным интервалам времени с невязкой за годовой интервал в среднем 5 % [54; 55]. За это время водохранилище ЭГРЭС-1 пополнило свой объем водой из КЕК на 57,25 млн.м3, за счет выпавших на акватории атмосферных осадков на 5,44 млн.м3 и притока подземным путем на 3,96 млн.м3. Общий приток воды в ВО ЭГРЭС-1 составил 79,28 млн.м3, которым были восполнены потери воды на испарение— 27,96, гидрозолоудаление (ГЗУ) –37,33 и фильтрацию через плотины № 1-3 – 0,07 млн.м3.

ВО ЭГРЭС-2 начало функционировать в 1989 г., мощность станции, как и ГРЭС-1, составляет 4000мВТ. При НПУ 132,5 м БС имеет площадь 42,7 км2, средняя глубина 6,1м, длина 8,5 км, ширина 6,5 км, объем около 286 млн.м3.

Гидрологами Главтехуправления ОРГРЭС (Южное отделение) разработана и применена на практике методика составления гидрохимических прогнозов с учетом накипеобразующих свойств охлаждающей воды [56].

1.6.3 Гидробиологические процессы

Прямая связь водного режима водоемов с климатом является хорошо известным фактом. А гидроморфометрические и климатические факторы, в свою очередь, оказывают определенное влияние на развитие и протекание гидробиологических и гидрохимических процессов. Гидробиологическая система аридных озер отличается своей уникальностью и своеобразием от водоемов гумидных зон [1; 57-60]. Основные результаты многолетних трудоемких исследований качественного состава и количественного развития отдельных видов фитопланктона, фитомикробентоза и зоопланктона озер и рек Балкашского бассейна и других бассейнов РК нашли отражение в трудах Н.А. Амиргалиева и его коллег [1; 61-64], С.А. Матмуратова с сотрудниками [65; 66], А.А. Турсунова и его учеников [1; 24; 40; 50]. Одним из главных вопросов в динамике гидробиологических процессов является факт вовлечения в трофическую цепь значительной части привносимых с водосбора в озеро минеральных солей, тем самым, способствуя опреснению его вод. Кроме того, отдельные виды рыб используют в качестве пищи белую глину, насыщенную доломитом и отмершим зоопланктоном. Количественная сторона этого вопроса до настоящего времени не исследована достаточно полно, в связи с чем не учитывается при расчетах солевого баланса озер.

Фитопланктон начинает трофическую цепь, который при своем развитии использует из воды минеральные и органические вещества. Он служит кормовой базой для зоопланктона, которым в свою очередь питаются многочисленные простейшие организмы и моллюски, живущие на дне водоема. Зообентос – кормовая база ихтиофауны, а ихтиофауна – пища для птиц, зверей и людей. Многочисленные водоросли или макрофиты также являются неотъемлемой частью биосистемы любого водоема, они также при развитии используют не только макроэлементы донных отложений, но и микроэлементы химического состава воды (прямое питание через листья).

В силу того, что водные массы аридных водоемов подвергаются частому ветровому перемешиванию и в нем преобладают сильные ветровые течения, многие виды биоценоза не приживаются на средних участках. Они приспосабливаются к жизни и развитию в береговой зоне, как правило, заросшей растительностью. Здесь создаются более благоприятные условия и в отношении солнечной радиации, которая в открытых участках становится проникающей и может убить биоту. Итак, на основании вышеприведенного материала можно выделить несколько отличительных особенностей биосистем аридных водоемов. Во – первых, биомасса по акватории водоема распределена весьма неравномерно: больше всего ее находится в береговой зоне, мелководных заливах, прибрежных озерах и лагунах. Во – вторых, качество и количество биомассы подвержено сезонным колебаниям и обусловлено главным образом климатическими условиями. В пользу этого можно привести следующие данные, полученные Институтом зоологии МОН РК [61; 65; 66]. Весной на акватории озера и в дельте р. Иле число планктона достигает 400 тыс. экз. в 1 м3 воды. В это время они активно развиваются и размножаются. В мелководье идут на нерест промысловые рыбы. Летом из-за нагрева воды и проникающей солнечной радиации большинство видов фито – и зоопланктона, зообентоса отмирает, их число существенно сокращается до нескольких десятков в единице объема воды. Биота продолжает свое существование только у берегов, в тени камышовых кулис, на дне глубоких плесов и в дельтовых озерах, притоков рек.

Осенью многие виды биоценоза вновь развиваются, т.к. температура воды и интенсивность солнечной радиации снижается. Здесь из–за частых штормов водные массы с биотой, донными организмами интенсивно перемешиваются. Тем не менее, численность некоторых видов планктона может достигать нескольких тысяч экземпляров. В зимнее время вода озера сильно охлаждается, акватория покрывается льдом, и жизнь снова замирает, многие виды рыб впадают в анабиоз, находясь в глубоких участках.

В – третьих, приведенная выше сезонность жизни в аридных водоемах обусловливает двукратное за год обновление и отмирание водных растений и животных, поэтому им не свойственен процесс евтрофикации. По этой причине аридные водоемы не зависимо от размера не зарастают водорослями и в прибрежных зонах не образуют болота, как это отмечается в озерах гумидных зон. По удачному выражению профессора А.А. Турсунова «здесь кроется секрет исключительной долговечности крупных бессточных водоемов, таких как: Аральское море, оз. Балкаш, Алаколь, Эбиноор (КНР) и др. В перечисленных выше отличительных особенностях аридных водоемов, вернее, в неучете их, мы видим причины многих «ошибок» и «парадоксов» [24].

Роль гидробиологических процессов в эмерджентности аридных водоемов на примере оз. Балкаш изучалась авторами [67-69]. Изменение биологических показателей озера в многолетнем (1963–1999 гг.) цикле выявлено в монографии [61]. Показано, что ход численности фито – и зоопланктона в течение последних 40 лет хорошо согласуется между собой, за исключением периодов качественных изменений среды, приводящих к перестройке структур водных биоценозов. Такие изменения, согласующиеся с ходом уровня воды, наблюдались в оз. Балкаш в 1974–1975, 1979–1980 гг. В последующие 12 лет биомасса фито – и зоопланктона изменялась относительно синхронно. В 1993–1995 гг. согласованность, не связанная с изменением уровня и минерализации воды, нарушается. С 1994 г. зоопланктон несколько стабилизировался, а в последующие 4 года вновь отмечается некоторое его возрастание. Проявляется заметная тенденция повышения биомассы зоопланктона в озере с середины 70– х годов. С того времени межгодовая средняя биомасса возросла примерно в 3,4 раза, а биомасса фитопланктона снизилась (с середины 90-х годов) в 3 раза. Важно подчеркнуть, что колебания фито – и зоопланктона пока не выходят за пределы среднемноголетних значений.