Трансграничное использование водных ресурсов р. Иртыш (геоэкологические проблемы и последствия)

Алексеенко В.В.

Трансграничное использование водных ресурсов р. Иртыш (геоэкологические проблемы и последствия)

Аннотация. Трансграничное использование водных ресурсов реки Иртыш в условиях нестационарного климата и растущего антропогенного воздействия в пределах бассейна имеет ряд геоэкологических проблем и последствий. В статье кратко проанализированы геоэкологические последствия этих процессов для Омской области.

Ключевые слова: трансграничное использование водных ресурсов реки, тепловые ресурсы, водные ресурсы, изменение климата.

Transboundary water resources of the Irtysh river

(environmental problems and effects)
V. V. Alexeyenko

Abstract. Transboundary water resources of the Irtysh river under unsteady climate and increasing anthropogenic impacts within the basin has several environmental problems and effects. The article briefly analyzes the geo-ecological consequences of these processes for the Omsk region.

Keywords: transboundary use of river water resources, thermal resources, water resources, climate change.

Введение

В настоящее время в мире насчитывается значительное число рек (около 300 крупных водотоков), озер, а также подземных водоносных бассейнов, относящихся к категории «трансграничных» водных объектов, т.е. таких, которые пересекают границу между двумя или более государствами либо по которым проходит такая граница. Исторически международные водотоки в правовом плане представляли интерес, главным образом, с точки зрения регулирования международного судоходства или разграничения государственных границ.

Следовательно, экономика большинства стран сильно зависят от совместного использования трансграничных водных ресурсов. Недостаток воды и ее загрязнение перерастают в самую серьезную проблему, с которой сталкиваются многие страны мира. Истощение и загрязнение водных ресурсов обуславливают и ухудшение экологической обстановки. В этом состоит основная проблема в использовании водных ресурсов трансграничных рек.

В мире накоплен определенный опыт согласованного решения межгосударственных проблем, регулирующий порядок водораспределения.

Целью исследования является комплексное изучение всего спектра геоэкологических проблем использования водных ресурсов трансграничных рек возникающих в условиях нестабильности климата.

Иртыш как представитель трансграничных рек

Главный приток реки Обь - река Иртыш - протекает по территории Китая, Казахстана и России. Карта бассейнов рек Иртыш и Обь представлена на рис.1.

На границе Монголии и Китая находятся истоки Иртыша.  Из Китая в Казахстан он течет под названием Черный Иртыш и впадает в проточное озеро Зайсан.

Иртыш в дальнейшем, пройдя через Бухтарминское, Усть-Каменогорское, Шульбинское водохранилища (ГЭС) в районе Ханты-Мансийска впадает в Обь[1, с.742]. Омскую область Иртыш пересекает с юга-востока на северо-запад по Нововаршавскому, Черлакскому, Таврическому, Омскому, Любинскому, Саргатскому, Горьковскому, Большереченскому, Муромцевскому, Тарскому, Знаменскому, Тевризскому и Усть-Ишимскому районам.
Общая длина Иртыша в границах Омской области составляет – 1132 километров.

Общая площадь водосбора составляет 1643000 км2. Уклон порядка 0,03м на километр. Средний многолетний расход воды за год (в створе г. Омска) – 820 куб. м/с (2009г.).

От границы с Казахстаном до г. Омска (в южной части Омской области) Иртыш не имеет постоянных притоков. В Омске и севернее принимает ряд притоков, наиболее крупными с которых являются: слева – Ишим, Оша, Большой Аев, справа – Омь, Тара, Уй, Шиш, Туй.

Слабая разветвленность речной сети и неравномерное ее распределение является характерной особенностью Иртыша. В северной части области достаточно густая речная сеть, в южных районах речная сеть практически отсутствует. [4, с. 5]

В верхнем и среднем течении на Иртыше построен ряд крупных гидроузлов, оказывающих влияние на водный режим. Бухтарминский гидроузел, расположенный ниже оз. Зайсан, включающий в себя бетонную плотину и ГЭС мощностью 675 МВт, эксплуатируется с 1960 года и сильно повлиял на пойменный режим реки. Усть-Каменогорский гидроузел был построен в это же время для недельно-суточного руслового регулирования стока и срезания пиковых сбросов из Бухтарминского водохранилища. Позднее была построена первая очередь Шульбинского гидроузла при впадении в Иртыш речек Убы и Ульбы с водохранилищами руслового регулирования стока для аккумуляции боковой приточности на участке ниже Усть-Каменогорской ГЭС. Южнее г. Павлодара расположен водозабор в канал Иртыш-Караганда, изымающий воду в объеме 76 куб.м/с (расчетный водозабор).

Все указанные крупные гидроузлы на Иртыше оказывают заметное влияние на водный режим и водность Иртыша в Омской области. Особенно они влияют на участке реки от границы с Казахстаном до г. Тара. Регулирование стока Иртыша пагубно сказалось на ландшафтах поймы. На долю пойменных угодий Сибири приходится более 50% пойменных территорий Российской Федерации, площадь Иртышской поймы весьма значительна (103,2 тыс.га). Но после прекращения периодического затопления ее речными водами пойма засолилась, сменился видовой состав растений, она потеряла свое значение в качестве кормовых угодий животноводства. Прекращение периодического воссоединения пойменных озер с рекой привело к их высыханию или заболачиванию и снижению рыбных запасов в Иртыше из-за ликвидации мест нерестилищ и нагула рыбы.

К южной границе Омской области после строительства и ввода в эксплуатацию гидроузлов Иртыш стал приносить в средний год вместо 27,6 всего 23,75 куб.км/год. За пределы Омской области Иртыш уносит 38,3 куб.км/год. Следовательно в пределах Омской области в него поступает около 15 куб.км/год с притоками, часть из которых ( Ишим, Омь, Тара, Уй ) берут начало за пределами Омской области. Гидроузлы и створы р. Иртыш представлены на рис. 2.

Любые суждения о водном режиме реки должны базироваться на фактических данных измерений расходов и уровней воды. Систематические инструментальные наблюдения за р. Иртыш ведутся на различных гидрологических постах с конца XIX века.

Уровни воды на посту измеряют в сантиметрах относительно условной горизонтальной плоскости сравнения, которая принимается за нуль отсчета и называется нулем графика гидрологического поста. Уровням воды, расположенным выше нуля графика, присваивают положительный знак, а если уровень воды ниже, то их значение фиксируют со знаком «минус».

Отметку (высотное положение) самого нуля графика поста периодически уточняют путем нивелирования в действующей на конкретный момент времени в России системе высот. Очевидно, что уровни воды в реке из относительной системы отсчета гидрологического поста могут быть легко пересчитаны в абсолютные отметки Балтийской системы высот.

Расходы воды за определенный промежуток времени в м³/с при конкретном уровне вычисляют по результатам измерений скоростей воды, глубин и ширины живого сечения реки в гидрометрическом створе поста.

Водомерный пост расположен на правом берегу Иртыша, на расстоянии 1827км от устья по судовому ходу реки согласно карте р. Иртыш 2009г., отметка нуля графика поста составляет 68,81м.

Два периода водного режима Иртыша в Омске

Принято выделять два периода водного режима Иртыша в Омске, в связи с вводом в эксплуатацию в середине ХХ века иртышских гидроэлектростанций в Казахстане и заполнением их водохранилищ .

Период естественного водного режима Иртыша наблюдался в Омске до 1960г. (до основного этапа регулирования стока реки).

Начиная с 1960г. наблюдается период зарегулированного водного режима (многолетнее и сезонное регулирование стока реки каскадом водохранилищ). Он определяется не только климатическими особенностями, но и ярко выраженным антропогенным влиянием на расходы и уровни воды Иртыша.

Три фазы водного режима р. Иртыш

Принято различать три гидрологических сезона в водном режиме реки в условиях климата нашей страны: весенний, летне-осенний и зимний. В соответствии с ними основными фазами водного режима являются половодье, паводок и межень.

Ежегодно повторяющаяся весной фаза водного режима, характеризующаяся наибольшей водностью Иртыша, высоким и длительным подъемом уровня воды из-за таяния снега и ледников называется половодьем.

Интенсивное, но кратковременное многократное увеличение расходов и уровней воды Иртыша летом и осенью, вызываемое дождями или снеготаянием во время оттепелей, называют паводком.

Межень, характеризующаяся малой водностью Иртыша, длительным стоянием низкого уровня из-за уменьшения водного питания реки, ежегодно наблюдается в летне-осенний и зимний сезоны. Поэтому выделяют зимнюю межень и летне-осеннюю межень.

Изменение расходов воды в Иртыше

Графики изменения наибольших и наименьших среднесуточных расходов воды Иртыша по календарным годам показаны на рис. 3.

Наибольший среднесуточный расход воды за год (верхний график рис. 3) наблюдался в Омске при основной волне весеннего половодья в мае–июне, то есть в середине этой фазы, которая с учетом подъема и спада составляет около 4 месяцев (с апреля по июль).

Наименьшие среднесуточные расходы воды за год (нижний график рис. 3) наблюдаются в Омске в фазу зимней межени в ноябре–марте. Продолжительность зимней межени, когда река в основном покрыта льдом от начала ледовых образований до начала половодья, около 5 месяцев.

Стоит обратить внимание на общую водность реки – объем стока (в км³/год), протекающий через створ гидрологического поста мимо Омска за календарный год (годовой сток Иртыша). График изменения годового стока Иртыша за 91 год наблюдений (с 1923г. по 2013г.) представлен на рис. 4.

Регулирование стока реки с помощью водохранилищ Казахстана привело к выравниванию стока внутри года и в многолетнем режиме. Наибольшее значение годового стока при зарегулированном режиме по сравнению с естественным режимом существенно уменьшилось с 47,0 км³/год (1947г.) до 35,0 км³/год (1971 и 1973 гг.), а наименьшее значение годового стока немного возросло с 16,3 км³/год (1933г.) до 18,0 км³/год (1983г.).

Соответственно изменилось и среднее многолетнее значение годового стока – при естественном режиме реки было 29,6 км³/год, а при зарегулированном режиме реки стало 25,8 км³/год (снижение на 3,8 км³/год , то есть на 13 %).

Также в связи с регулированием стока Иртыша отмечается изменение внутригодового распределения стока. Изменение типичного внутригодового распределения среднего многолетнего значения годового стока для естественного (29,6 км³/год) и зарегулированного режима (25,8 км³/год) по фазам водного режима представлено на рис. 5.

Доля весеннего половодья (4 месяца с апреля по июль) в годовом стоке при зарегулированном режиме стока уменьшилась на 8 % (в абсолютном выражении уменьшение составило 4,2 км³), но доля половодья по-прежнему превышает 50 %.

Таким образом, в теплое время года (период открытого русла) годовой сток Иртыша уменьшился, в то же время зимние расходы увеличились. При этом суммарного снижения объема годового стока увеличение зимних расходов не компенсирует.

Графики изменения отметок высших и низших за год среднесуточных уровней воды, измеренных на гидрологическом посту, показаны на рис. 6.

Высшие среднесуточные годовые уровни (верхний график рис. 6) всегда наблюдались в фазу весеннего половодья.

Среднее многолетнее значение высших среднесуточных уровней половодья снизилось с отметки 72,84 м до отметки 71,34 м. Видимой причиной этого снижения уровней является уже отмеченное нами ранее значительное уменьшение расходов воды в фазу половодья.

Уровень воды снижается вслед за руслом Иртыша. Это меньше заметно при больших расходах воды в половодье, но становится все более очевидным при уменьшении расходов в межень.

Постепенное снижение общей водности Иртыша, изменение его внутригодового распределения и продолжающаяся просадка уровней привели к тому, что уровни воды в период длительной фазы летней межени стали очень низкими, а расходы в летне-осенний период – небольшими.

Водоприемники водозаборных сооружений, ростверки мостовых опор, дюкеры, опорные части причальных сооружений портов и набережных все чаще оголяются. [2, с. 120-122]

Но снижение водности Иртыша это не единственная проблема.

Омская область является одним из многих регионов страны, где продолжает оставаться нерешенной проблема загрязнения водных ресурсов, водоохранных зон и водосборных бассейнов.

На Иртыше действуют 11 гидрологических постов ГУ «Омский ЦГМС-Р», на которых ведутся гидрологические (в полном или частичном объемах) и гидрохимические (на 7 постах) наблюдения. Контроль за качеством воды осуществляет также Управление Роспотребнадзора по Омской области, отбирая из р. Иртыша пробы на химический анализ в створе водозабора МУП Водоканал (д. Падь) с периодичностью 1 раз в месяц зимой и 2 раза в месяц летом. В летний период ведутся наблюдения за качеством воды в р. Иртыш в створах 7-ми городских пляжей.

Иртыш в пределах Омской области является одним из наиболее загрязненных водных источников, требующих первоочередного осуществления водоохранных мероприятий. Источниками загрязнения являются сточные воды промпредприятий нефтехимии, химии, энергетики, машиностроения, сельскохозяйственных комплексов и хозяйственно-бытовых стоков, значительная часть загрязнений приходит с водой из Казахстана. Основные загрязнители - нефтепродукты, фенолы, соединения железа, меди, пестициды.

Наиболее загрязнена часть реки от южных границ до р.п. Черлак. Среднегодовые концентрации нефтепродуктов составляют 35-39 ПДК, фенолов - 9-14 ПДК, соединений меди - 17-26 ПДК, железа - 6-9 ПДК, цинка - 6-7 ПДК и так далее, часто случаются крупные выбросы загрязнителей. В черте Омска на всех контролируемых створах среднее содержание нефтепродуктов изменялось от 14 до 22 ПДК, фенолов от 5 до 8 ПДК, меди от 10 до 14 ПДК, железа от 4 до7 ПДК, пестицидов (ДДТ) до 14 ПДК, отмечались также залповые выбросы по всем загрязнителям. [3, с.18-21].

Массовая застройка водоохранных зон, и прежде всего, их прибрежных защитных полос является одной из основных причин, способствующих загрязнению водных ресурсов. В сельской местности значительный ущерб рекам наносится из-за нарушения режима хозяйственной деятельности в водоохранных зонах и попадания в водотоки органических и минеральных загрязнений, а также смыва почвы в результате водной эрозии в весеннее -летний период.

В загрязнение поверхностных вод Омского Прииртышья также вносит свой вклад речной флот и мелиорация. Загрязнение при мелиорации происходит в результате того, что основной фонд дачных участков находится в долине Иртыша, а орошение данных территорий вызывает интенсивный снос в водоемы больших объемов различных удобрений и ядохимикатов. В некоторых случаях данные загрязняющие вещества, попадают в водную среду с дренажными водами. [9]

Ситуация с притоками Иртыша примерно такая же, она осложняется частым отсутствием у малых населенных пунктов систем канализации и водоочистки. Так загрязнение реки Оми носит стабильный характер. Среднегодовые концентрации нефтепродуктов колеблются в ней в пределах 16-32 ПДК, фенолов 3-11 ПДК, меди 11-15 ПДК, железа 9-11 ПДК.

Со стороны г. Павлодара (Казахстан), где расположены: химический комбинат, алюминиевый и нефтеперерабатывающие заводы так же исходит угроза выноса загрязняющих веществ в Иртыш.

Выводы

Таким образом, трансграничные реки, такие как Иртыш, не только собирают грязные стоки из разных стран, но и способствуют распространению их на большие территории.

На территории Омской области необходимо проведение ряда мероприятий для улучшения состояния водных объектов, водохозяйственных систем и сооружений:

I. По улучшению гидрохимического состояния водных объектов:

1.  повышение эффективности работы действующих очистных сооружений;

2. строительство новых очистных сооружений на коммунальных, сельскохозяйственных и промышленных объектах;

3.  снижение сброса загрязняющих веществ до установленных нормативов ПДК или ниже их;

II. По снижению антропогенного влияния на водные объекты:

1.  проведение профилактических работ по предупреждению чрезвычайных и аварийных ситуаций на водных объектах, водохозяйственных системах и сооружениях;

2.  создание систем мониторинга для раннего обнаружения экстремального загрязнения водных объектов при техногенных авариях в целях своевременного отключения водозаборных сооружений питьевого водоснабжения населения;

3. уменьшение объемов забираемой и сбрасываемой воды за счет внедрения водосберегающих технологий.

Хозяйственное освоение ресурсов бассейна реки Иртыш и международное сотрудничество в трансграничном управлении водными ресурсами реки должны основываться на учете указанных экологических проблем.

Литература

1. Буpлибaев, М. Ж., Aмиpгaлиев Н. A., Шенбеpгеp И. В., Cкoльcкий В. A, Буpлибaевa Д. М., Увapoв Д. В, Cмиpнoвa Д. A., Ефименкo A. В., Милюкoв Д. Ю. Пpoблемы зaгpязнения ocнoвных тpaнcгpaничных pек Кaзaхcтaнa. – Aлмaты: «Кaгaнaт», 2014. – Т.1. – с.742.

2. Кузьмин А.И., Петров Е.Ф., Тусупбеков Ж.А. Изменение водного режима Иртыша в черте г. Омска/Материалы международной научно-практической конференции- Омск 2004, с. 120-122.

3. Мезенцева О.В. , Скрябина О.И. Экологические проблемы водных ресурсов Омской области.- Омск: Омский регион. /Тезисы доклада научно- технической конференции, посвященной 60-летию Омской области, ч.4,1994,с.18-21

4. Мезенцева О.В. Иртыш. // Еженедельное приложение к газете “Первое сентября”, № 34, (299-300), 09/1998, с. 5.

5. Пaнин М.C. Зaгpязнение бaccейнa Иpтышa тяжёлыми метaллaми // Экoлoгия Cибиpи, Дaльнегo Вocтoкa и Apктики – 2011 г. // Мaтеpиaлы межд. кoнф. – Тoмcк, 2011.

6. Caбитoвa Д.К., Еpгaлиевa A.Б. Тpaнcгpaничнoе зaгpязнение pеки Иpтыш // Мaтеpиaлы межд. кoнф. –Aлмaты, 2011 .

7. Состояние и охрана окружающей среды Омской области в 2003 году: докл. / ред. Н.Н. Яловенко. - Омск: б. и.., 2004. - 331 с. 20.1 с. 66

8. Чубик М. П. Введение в экoлoгию челoвекa// учебнoе пocoбие. – Тoмcк: Изд-вo ТПУ, 2006. – 147 c. 

9. Федеральное агентство по недропользованию Омский филиал ФБУ "ТФГИ по Сибирскому федеральному округу"/Белова В. Л., Вяткин И. А. Экологические проблемы рек Омской области и пути их решения/:[Электронный ресурс]: http://su0.ru/Qh8r (дата обращения: 13.06.2016).

Наименование рисунков и графиков:

рис. 1.Карта бассейнов рек Иртыш и Обь

Рис. 2. Водосбор р. Иртыш гидроузлы и створы

1 – Бухтарминская ГЭС; 2 – Усть-Каменогорская ГЭС; 3 – Шульбинская ГЭС; 4 – Пристанской створ; 5 – Усть-Заостровский створ; 6 – Крутогорский створ; 7 – Калачевский створ; 8 – канал Иртыш-Караганда; 9 – Китайский гидроузел; 10 – канал Иртыш-Карамай.

рис. 3.Графики изменения наибольших и наименьших среднесуточных расходов воды Иртыша по календарным годам

рис. 4. График изменения годового стока Иртыша за 91 год наблюдений (с 1923 г. по 2013 г.)

рис. 5. Изменение типичного внутригодового распределения среднего многолетнего значения годового стока для естественного (29,6 км³/год) и зарегулированного режима (25,8 км³/год) по фазам водного режима

рис. 6. Графики изменения отметок высших и низших за год среднесуточных уровней воды, измеренных на гидрологическом посту