Аналіз існуючих підходів до районування водосховищ та пропозиції по його удосконаленню

Реферат на тему:

Аналіз існуючих підходів до районування водосховищ та пропозиції по його удосконаленню

Одна з найважливіших проблем дослідження і освоєння водосховищ — це оцінка і прогноз розвитку регіональних та індивідуальних особливостей їх акваторій і прибережних зон. Як показує вітчизняний і зарубіжний досвід найоптимальнішим засобом відображення цих особливостей є районування.

Під районуванням водосховищ більшість дослідників розуміють метод територіальної класифікації (виділ акваторій і ділянок берегової зони) на основі сформульованого критерію (або їх сукупності), встановленого у відповідності з метою дослідження Районування — важлива складова частина повноцінного гідрологічного або екологічного дослідження. Найважливіші питання районування — це визначення таксономічних одиниць і меж їх поширення.

При побудові системи одиниць районування важливо визначити основну, вихідну одиницю. Це може бути або водосховище в цілому і від нього потім районування йде зверху вниз. Або ж, навпаки, вибирається найменша таксономічна одиниця (наприклад, акваном — в лімнології, фація — в географії, біотоп — в гідроекології) і потім вибудовується ієрархічна таксономічна система всіх одиниць. На практиці використовуються обидві системи районування, але загальновизнаної єдиної схеми на сьогодні не існує. Перший підхід складає основу регіонального (індивідуального) районування, другий — як регіонального, так і типологічного районування.

Здебільшого особливості будь-якого таксону районування найяскравіше виражені в його центрі, а до периферії вони слабнуть, відчуваючи вплив сусідніх таксонів. Через це межі між таксонами частіше виявлені не лініями, а перехідними смугами. В екології широкі межі (смуги) є окремим об'єктом дослідження і тому мають самостійну назву «екотон». В гідрології використовуються і межі-смуги, і межі-лінії.

При районуванні водосховищ найчастіше вживається районування за провідною ознакою на підставі гіпотези про нерівнозначність ознак взагалі. Спочатку визначається провідний фактор диференціації водойми і за ним проводиться районування даного рівня. Для побудови наступного рівня беруться інші градації цього ж фактора, або інший фактор (чергування факторів). Вибір ознак для районування водосховищ визначається їх репрезентативністю, важливістю для характеристики водойми. З цією метою виділяють лімітуючі фактори для екосистеми водного об'єкту та ступінь їх кореляції з показниками екосистеми. На практиці критеріями районування найчастіше служать морфометричні, морфологічні, гідрологічні, гідрочи геодинамічні, гідрохімічні, біологічні параметри та їх поєднання.

В залежності від набору ознак (параметрів) районування водосховищ поділяють на окреме, галузеве і комплексне 20Окремим є районування за одним показником (наприклад, параметри хвиль, розподіл прозорості води тощо), в результаті якого ми одержуємо карти розподілу окремих компонентів екосистеми. Галузеве районування виконується за групою показників (наприклад, морфометричних, гідрологічних), що характеризують якийсь один компонент екосистеми, тому його ще називають спеціалізованим, або компонентним Більшість схем районування водосховищ відноситься саме до цього виду. Комплексним вважають айонування, яке враховує комплекс показників, що характеризують різні компоненти екосистеми.

При районуванні водосховищ використовується три методичних підходи: генетичний, типологічний і функціональний. Найбільш поширеним є генетичний підхід з елементами типологічного, що враховує як походження окремих компонентів екосистеми (генезис), так і класифікацію таксонів (типізацію).

Відносно нетривалий досвід вивчення водосховищ і значна індивідуальність кожного з них, на думку деяких авторів 13], є основними причинами відсутності єдиного методичного підходу як до комплексного, так і до галузевого районування водойм. З поміж декількох сот публікацій, присвячених районуванню водосховищ, лише в кількох десятках зроблено спроби обґрунтування принципів і методик районування. Не претендуючи на повноту історичного чи всеохоплюючого огляду проблеми районування водосховищ, все ж спробуємо визначити основні напрямки вирішення цієї проблеми.

Історично склалося, що на початкових стадіях досліджень водосховищ найбільшого поширення набули схеми галузевого районування, побудованого на морфологічній або генетичній основі. Прикладами районування на основі морфологічних показників служать схеми районування Новосибірського, Цимлянського, Камського, Дубосарського та інших водосховищ, виконані в 50−60-х роках ХХ-го століття Такий підхід не враховував особливості структури і режиму вод, умов формування гідробіоценозів. Здавалось, що з часом цей недолік буде подолано, оскільки накопичився достатній емпіричний матеріал, розширилася науково-методична база. Однак такий підхід до районування водосховищ зберігся і до сьогодні 13p>

Існує цілий ряд схем акваторіального районування водосховищ, серед яких слід відзначити гідролого-морфологічне районування Ю.М.Матарзіна і Ю.І.Новосельського М.В.Буторіна і М.П.Смірнова гідрологічне (гідродинамічне) районування С. Л. Вендрова 5С.А.Дубняка і О. В. Кулачинського Загальним для цих робіт є комплексний підхід до побудови схеми районування, оснований на врахуванні як гідрологічних (гідродинамічних), так і морфологічних показників водосховищ, які визначають їх біотичні особливості.

Так, в роботі Ю.М.Матарзіна і Ю.І.Новосельського икористана наступна система таксономічних одиниць: плесо — гідрографічний район — морфометричні ділянки, тобто районування виконується за регіональним принципом на індивідуальній основі. Потім в межах районів і ділянок за типологічним принципом виділяються морфодинамічні зони в залежності від ступеня впливу вітрових хвиль на дно. Третій етап — виділення морфодинамічних підзон з урахуванням положення затоплених русел, терас і типології берегів, в результаті якого встановлюються, на думку авторів районування, однорідні аквальні комплекси або біотопи. На третьому етапі типологічне районування поєднується з генетичним. Отже, запропоноване гідролого-морфологічне районування є багатоступінчастим, з послідовним використанням різних провідних ознак і виконується на генетико-типологічній основі за умови поєднання індивідуальних і типологічних підходів. Така схема районування може розглядатись як близька до комплексної.

Принагідно зазначимо, що ще більш детальну систему таксономічних одиниць, придатну на думку автора ля комплексного районування, запропоновано в такому вигляді: район — плесо — ділянка — зона — підзона — гідробіценоз — станція проживання — біотоп.

В названих схемах районування виділяються зони: мілководна, глибоководна, виклинювання підпору, як складові частини водосховища. Критерії виділення зон в перерахованих роботах подібні і побудовані на визначенні умов утворення хвиль. Однак М.В.Буторін і М.П.Смірнов в доповнення до них, використали ряд гідрофізичних і гідрохімічних показників, а також генезис водних мас.

В роботі С. А. Дубняка і О. В. Кулачинського иділені смуги міграції меж між зонами водосховищ в залежності від коливання рівнів води.

Дещо по іншому підійшов до акваторіального районування дніпровських водосховищ Б.І.Новиков Ним були використані такі критерії районування: показники морфометрії (морфології) і гідрологічного режиму, розподіл донних відкладів та характер антропогенного впливу. При цьому були враховані аналогічні дослідження на дніпровських водосховищах, виконані іншими авторами 19Кожне з водосховищ за гідроморфологічними показниками поділено, а три частини (нижню, середню і верхню), в межах яких за генезисом водних мас виділено ділянки (відроги) крупних приток Дніпра (Прип'яті, Тетерева, Сули, Ворскли, Самари, Конки) і ділянки, що зазнають впливу режиму роботи ГЕС — пригреблеві.

Описані вище методики районування знайшли широке використання в практиці вивчення водосховищ, в першу чергу, волзьких і дніпровських.

Якщо раніше водокористування і охорона вод базувалися на водогосподарських чи інженерно-технічних засадах, то наприкінці ХХ-го століття на перший план висунулись екосистемні підходи до використання вод і водних об'єктів. Це засвідчив, зокрема, Водний Кодекс України (1995). Тому виникає принципове питання, чи відповідає акваторіальне районування екологічним підходам? На це питання доводиться давати негативну відповідь, оскільки районування без використання істотних характеристик біоти не може вважатись екологічно обґрунтованим Адже для екологічного районування необхідно застосовувати набір показників, що всебічно характеризують структурні та функціональні особливості екосистеми водосховища.

Однією з перших спроб екологічного районування водосховищ була схема, запропонована О.Г.Піддубним який виділив серед плесів ділянки, а в них — яруси (зони), потім — станції і біотопи. Пізніше О.Г.Піддубний озвинув схему екологічного районування, як одну з форм аналітичного узагальнення гідробіологічної інформації про взаємовплив і взаємозв'язок організму та середовища, з метою розробки наукових основ управління продуктивністю і якістю середовища. Вихідною структурною одиницею екологічного районування О.Г.Піддубного є не акваторія водойми, а її біоценоз, що опанував характерні біотопи. За інтегральною ознакою, якою на думку автора є гідродинамічна активність товщі води, виділяються біотопи літоралі, субліторалі і профундалі.

Певні кроки у напрямку екологічного районування водосховищ були зроблені в роботах гідробіологічного напрямку, в яких здійснювалося виділення мілководь в окрему структурну одиницю водосховища. Так, в Інституті гідробіології НАН України ще з 40-х років XX століття сформувався підхід до мілководь водосховищ як до ландшафтів, аналогічних літоральним 10 В пізніших роботах українських гідробіологів 21ілководдя водосховищ розглядаються як ландшафтно-однорідні затоплені території, верхня межа яких проходить по урізу води при нормальному підпертому рівні (НПР) водосховища, а нижня (акваторіальна) — не виходить за межі глибинної зони мілководь на заплавних водоймах. Виходячи з поєднання ландшафтних особливостей і біологічних ресурсів, мілководдям водосховищ було надано статус природного комплексу включно з островами і прилеглими до них підтопленими територіями. Такий підхід, побудований на співвідношенні екологічних і географічних понять, може привести, на думку авторів, до створення єдиної уніфікованої класифікації природних екосистем.

В роботі [7] з позицій еколого-гідрологічного підходу [22] зона мілководь водосховища розглядається як частина його акваторії, на якій існують або можуть виникнути гідрологічні умови, сприятливі для розвитку вищої водяної рослинності. Акваторіальна межа цієї зони визначається глибиною розвиваючої дії хвиль 15%-ї забезпеченості, а верхня (з боку суші) — висотою капілярного замочування прибережних ґрунтів,.

З урахуванням викладених вище підходів до районування водосховищ і результатів власних досліджень автора [7] пропонується схема поділу водосховища на крупні структурні одиниці, яка на нашу думку може стати основою для розробки уніфікованого екологічного (еколого-гідрологічного) районування водосховищ.

Водосховище з частиною зарегульованої річки в межах зони виклинювання підпору можна розглядати як єдину екосистему з чітко фіксованими природними межами, структурою і функціональними особливостями. За двома останніми ознаками, як рекомендує Ю. Одум цю екосистему першого рівня можна розділити на дві складові другого рівня: екосистеми озероподібної і річкової частин водосховища. Межа між цими екосистемами буде проходити по лінії, нижче (за течією річки) якої навіть в періоди межені спостерігається постійне затоплення заплави.

Складніше з межами між водосховищем і прилеглою сушею. Ця проблема не має вирішення в схемах акваторіального районування водосховищ і вимагає більш широкого екосистемного чи геосистемного підходу, оскільки між власне водосховищем (по межі зони мілководь) і сушею знаходиться територія, яка зазнає безпосереднього впливу водосховища — берегова зона. Дія водосховища виявляється в межах цієї зони процесами підтоплення земель і руйнування берегових схилів, підвищеною ерозійною активністю, своєрідним мікрокліматом і, як наслідок, трансформацією грунтово-рослинного покриву. Берегову зону, яку з певною умовністю можна назвати водоохоронною зоною, ми, як і інші дослідники 3, 19відносимо до екосистеми водосховища, розташовуючи її між верхньою з боку суші межею зони мілководь та умовною лінією, що оконтурює зону взаємодії водосховища з прилеглою сушею.

Екосистему озероподібної частини водосховища за структурно-функціональними особливостями можна розділити на таксони третього рівня: екосистеми літоралі (відповідає зоні мілководь), субліторалі та профундалі. Для біоти екосистеми літоралі характерне переважання вищої водяної рослинності і пов’язаних з нею фітота зооценозів. Відповідно профундаль характеризується відсутністю вищої водяної рослинності і, загалом, більш бідною як за видовим різноманіттям, так і за продукційними можливостями біотою. Сублітораль, як перехідна екосистема, в залежності від коливань рівня води в водосховищі, наближається або до екосистеми літоралі, або до екосистеми профундалі.

З еколого-гідрологічної точки зору межі і відмінності між екосистемами літоралі, субліторалі та профундалі фіксуються як біоценозами, так і факторами внутрішньоводоймної динаміки (в першу чергу, коливаннями рівня води, глибинами і хвилюванням) в їх нерозривному зв’язку.

З цієї ж точки зору екосистема літоралі (біоценози і біотопи мілководь) є перехідною між водосховищем і прилеглою сушею — з одного боку, а з іншого — між екосистемами другого порядку — озероподібною і річковою частинами водосховища. Таке прикордонне становище екосистеми літоралі між водними об'єктами і сушею визначає її як екотон І-го порядку, а між озероподібною і річковою частинами — як екотон ІІ-го порядку.

Слід зазначити, що в межах екосистемного підходу доводиться відмовитись від широковживаних в літературі визначень мілководь і мілководності. Так терміни «мілководна зона», «глибоководна зона» відбивають характеристики рідини, що зазнає вітро-хвильового впливу, і саме в цьому розумінні закріпились в гідравліці та гідротехніці. Окрім цього, як прийнято в екології назви екосистем можуть бути або особистими — екосистема річки (озера, водосховища), або відбивати взаємодію біотичних та абіотичних компонентів — фітоценози мілководь.

Критичний огляд підходів різних авторів до районування водосховищ з позицій екосистемного аналізу та концептуальна оцінка перспектив екологічної класифікації їх акваторій і прибережних територій, викладені вище, показують, що є об'єктивна принципова можливість створення єдиної уніфікованої схеми районування водосховищ і прісноводних водойм взагалі, яка відповідала б екосистемним вимогам.

Список літератури

1. 1.Баканов А. И. Обзор существующих подходов к районированию водохранилищ // Тр. Ин-та биол. внутр. вод. — 1990. — вып.62 (65). — С.3−16. 2. Буторин Н. В. Особенности гидрологических процессов в мелководных зонах равнинных водохранилищ // Вод. ресурсы. — 1986. — № 2 — С.3−10. 3. Буторин Н. В., Смирнов Н. П. О принципах районирования водохранилищ // Уч. зап. Пермского гос. ун-та. — 1974. — № 330 — С.99−113. 4. Вендров С. Л. О русловых процессах на больших водохранилищах // Русловые процессы. — М.: Изд. АН СССР, 1958. — С.228−247. 5. Вендров С. Л. Проблемы преобразования речных систем СССР. — Л.: Гидрометеоиздат, 1979. — 236 с. 6. Дубняк С. А., Кулачинский А. В. Схема гидродинамического районирования равнинных водохранилищ // Сб. Актуальные проблемы водохозяйственного строительства. К.: Урожай. — 1976. — С.1−5. 7. Дубняк С. С. Эколого-гидрологический подход к определению границ мелководий на водохранилищах // Гидробиол. журн., 1996. — 32. — № 5. — С.102−107. 8. Денисова А. И., Тимченко В. М., Нахшина Е. П. и др. Гидрология и гидрохимия Днепра и его водохранилищ. — Киев: Наук. думка, 1989. — 216 с. 9. Зеров К. К. Вища водна рослинність заплавних водойм Верхнього і Середнього Дніпра // Тр. Ін-ту гідробіології АН УРСР. — 1941. — № 20. — С.83−113. 10. Зеров К. К. Формирование растительности и зарастание водохранилищ Днепровского каскада. — Киев: Наук. думка, 1976. — 141 с. 11. Зимбалевская Л. Н., Плигин Ю. В., Хороших Л. А. Структура и сукцесии литоральных биоценозов днепровских водохранилищ. — Киев: Наук. думка, 1987. — 204 с. 12. Казмирук В. Д. О роли мелководий различных типов в определении качества воды рек и водоемов // Материалы Междун. Конгресса «Вода: экология и технология». — М.: Наука, 1994. — С.158−162. 13. Матарзин Ю. М., Новосельский Ю. И. Гидролого-морфологическое районирование равнинных водохранилищ долинного типа //Вод.ресурсы. — 1983. — № 3. — С.84−93. 14. Одум Ю. Основы экологии. — М.: Наука, 1994. — с.158−162. 15. Одум Ю. Экология. Том 1. — М.: Мир, 1986. — 376 с. 16. Поддубный А. Г. Экологическая топография популяций рыб в водохранилищах. — Л.: Наука, 1971. — 307 с. 17. Поддубный А. Г. Использование результатов экологического районирования водоема в практике народного хозяйства //Тр. Ин-та биологии внутр.вод. — 1990. — Вып.62 (65). — С.145−164. 18. Поташник С. И. Каскад среднеднепровских ГЭС. — М.: Энергоиздат, 1986. — 144 с. 19. Приймаченко А. Д. Фитопланктон и первичная продукция Днепра и днепровских водохранилищ. — К.: Наук. думка, 1981. — 276 с. 20. Салтанкин В. П. Актуальные методические вопросы комплексного районирования водохранилищ //Комплексное использование водохранилищ ГЭС и охрана окружающей среды. — Л.: Энергия, 1979. — С.54−58. 21. Сиренко Л. А., Корелякова И. Л., Михайленко Л. Е. и др. Растительность и бактериальное население Днепра и его водохранилищ. — К.: Наук. думка, 1989. — 232 с. 22. Тимченко В. М. Экологическая гидрология: Предмет, задачи, опыт исследований в Украине // Гидробиол. журн., 1993. — 29. — № 4. — С.3−15.